当前,随着国家政策和能源结构的调整,可再生能源的应用作为节能降耗的重要途径在工业和民用建筑领域都得到了大力的发展。基于冷热源方案的发展趋势分析和国家在能源结构上的调整措施,以及以空气为热源的热泵系统低温适应性问题,热源塔热泵技术应运而生。闭式热源塔采用宽翅片小温差传热技术和喷淋防霜技术,很大程度降低了热泵系统的结霜风险;通过输入少量高品位能源,冬季源源不断从空气中吸收显热和潜热,夏季作为传统闭式冷却塔向环境中释放热量,机组冬夏两用,极大提高了设备的利用率。通过闭式热源塔在工程实践中的成功应用,很好地验证了闭式热源塔热泵技术的可行性和应用前景;然而伴随而来也暴露出了很多问题,如喷淋溶液的浓缩等,亟待从理论和技术角度进行深入研究。本文首先搭建了闭式和开式热源塔热泵实验平台,进而对冬季低温高湿环境下开式热源塔和喷淋工况下闭式热源塔运行参数进行了测量。基于实验数据,主要做了以下三方面工作:(1)定义无量纲参数吸热效率η表征热源塔的换热性能,其意义为实际工况换热能力与理想状态下换热能力的接近程度;(2)对同工况下,闭式和开式热源塔换热性能进行对比分析,并通过液气比分析法对提高闭式热源塔换热性能的优化方法给出建议;(3)构建喷淋工况下闭式热源塔传热传质数值模型,并通过实验结果验证了模型的可靠性;进而对比分析了刘易斯因子取实验值和采用刘易斯关系式下闭式热源塔换热性能的差异。研究结果表明:实验范围内,闭式和开式热源塔的吸热效率分别大约为0.16～0.35、0.26～0.55;在相同工况下,开式热源塔的溶液换热温差比闭式热源塔高1.0～2.0℃;基于液气比分析法分析,达到一定风量后,继续提高风速增加闭式热源塔的换热能力并不经济,特定载热溶液流量下速度场的增加将导致过余的风量无益浪费。所搭建的喷淋工况下闭式热源塔数值模型可靠性较高,可用于闭式热源塔模拟分析;低温高湿喷淋工况下采用刘易斯关系低估了系统的潜热换热能力,引起的吸热效率最大偏差为10.6%,建议采用热质类比关系计算数值模型提高模拟的精确性。在实验范围内,刘易斯因子的取值范围大约为0.77～0.86。