本发明涉及一种可提高除霜效率的燃气热泵系统及其控制方法，包括制冷剂循环回路和冷却水循环回路，所述制冷剂循环回路包括压缩机、四通阀、室内热交换器、室外热交换器和副蒸发器；所述冷却水循环回路由燃气发动机、散热器、三通阀和水泵通过水管连接而成；该三通阀的端口分别连接所述燃气发动机的出水口、散热器的进水口和副蒸发器水路的进水口；所述压缩机由燃气发动机驱动。本发明可以使用燃气发动机的冷却水直接进行除霜，减小了能源的损耗和浪费，极大的提高了除霜效率，而且，还可实现机组除霜时正常制热运行，提高了机组的运行效率，改善了用户体验。