针对于我国南方地区冬季气候条件的特殊性,如阴雨绵绵,潮湿阴冷,空气湿度大,传统风冷热泵在冬季供热时结霜严重,而采用矿物燃料供热时既不卫生又污染环境,因而开发出一种新型热源塔热泵技术。冬季,利用冰点低于0℃的防冻溶液,高效地提取低温环境下相对湿度较高的空气中的低品位热能,从而实现低温热能向高温热能的传递,达到制热需求。夏季,作为高效冷却塔使用,利用水的蒸发散热,将热量排到空气中实现制冷。以闭式热源塔作为研究对象,本文采用实验研究和数值模拟计算相结合的方法,对闭式热源塔在防霜工况下传热传质理论分析与热源塔的换热性能、系统能效比和液气比优化值等方面进行了深入研究,主要工作如下:(1)介绍了热源塔的概念和分类,以及相关结构形式和工作原理。综合相关文献得出冬冷夏热地区,热源塔作为新型冷热源具有更好的适应性和稳定性。(2)对防霜工况下闭式热源塔盘管区传热传质过程进行了理论分析,并通过合理假设,建立防霜工况下闭式热源塔翅片盘管区传热传质过程的质量和能量平衡公式,以此建立闭式热源塔盘管区的数学模型,分析求解模型,得出防霜工况下闭式热源塔盘管溶液出口温度和喷淋溶液出口温度、空气出口焓值的分布函数。(3)通过实验测试和模拟计算,分析入塔空气温度、相对湿度、盘管内溶液流量以及风量对热源塔吸热量和系统能效比的影响趋势。其中入塔空气温度、相对湿度有利于提高塔的换热量和系统能效比,系统最佳能效比的确定需综合考虑盘管溶液流量和空气风量,有效地利用潜热量能增加热源塔的总换热量,但潜热量一般不大于总吸热量的35%。(4)通过设计不同入塔空气温湿度情况下,改变热源塔液气比,对比分析闭式热源塔盘管内溶液的吸热能力,得出实验台的闭式热源塔的最佳液气比范围在0.2~0.32之间。(5)针对于现有热源塔喷淋系统自身排水、集液缺陷和工况转换不便等问题,对喷淋系统进行结构和运行优化。