本公开提供一种变负荷调节空调系统及其控制方法，变负荷调节空调系统包括：压缩机、室外第一换热器、室外第二换热器、室外第三换热器、室内第一换热器和气液分离器，在负荷≥第一预设值时，室外第二换热器能被控制打开，室外第三换热器能被控制关闭；在负荷≤第二预设值时，室外第二换热器能被控制关闭，室外第三换热器能被控制打开，其中第一预设值≥第二预设值。根据本公开能够采用组分分离方法，实现不同工况下非共沸工质调容，提高系统能效的同时，拓宽系统的工况的运行范围，实现不同负荷下的高效运行，实现系统调容的同时提高换热效率；还能解决系统在恶劣工况下室外机结霜，除霜化霜时室内环境舒适性下降的问题。