我国北方地区水源热泵系统运行广泛存在冬夏热不平衡问题。利用夏季较高温度的空气进行补热塔补热是技术经济比较可行的方式。提出了利用补热塔对水源热泵进行补热的方案,通过对机械通风式补热塔的研究,总结了补热塔对水源热泵系统补热的特点。阐述了补热塔复合式水源热泵系统的运行方式和发展趋势,并对补热塔复合式水源热泵系统的前景进行展望,为今后的研究与应用提供理论参考。本文研究对象是机械通风式逆流补热塔。为了研究的必要性,本文设置了补热塔的尺寸参数,补热塔高度、补热塔上部宽度、补热塔下部宽度、进风口尺寸、出风口尺寸等。补热塔的构造由下面几部分组成,风机、电机、喷水装置、填料装置、进风口,出风口、进水口等。本文提出了补热塔的类型、结构,阐述了机械通风式补热塔的热力过程。并介绍了补热塔水源热泵系统的形式,研究分析了东北地区使用补热塔进行地下水补热的可行性。阐述数值模拟的软件和方法,机械通风式补热塔内流体的传热和传质数值模拟是基于流体动力学理论进行的研究和分析。分别阐述了 ANSYS程序、GAMBIT程序、FLUENT程序。同时也介绍了 FLUENT数值分析模块中混合模型、VOF模型、DPM模型等,根据研究的实际情况选择合理的计算模型。本文模拟补热塔内空气与水的接触传热,利用FLUENT中DPM模型,利用VOF模型模拟补热塔内空气中水蒸汽与水的凝结传热。建立了模拟控制方程,以及控制方程离散化和湍流模型。叙述了空气与水滴的初始条件和边界条件。本文对机械通风式补热塔复合式水源热泵进行了研究,主要对补热塔内水与空气的传热与传质进行了分析和研究。本文从实际出发,采用离散相模型,利用GAMBIT软件建立补热塔内传热和传质的模型,并用FLUENT软件对补热塔内部进行了传热和传质的数值模拟,得到了补热塔内流体流动的温度场分布图、速度场分布图、压力场分布图以及空气、水滴运动轨迹分布图。并模拟了不同空气温度下,补热塔内传热和传质的情况。根据模拟25℃时不同空气速度,相同水滴颗粒温度下,空气与水滴的传热情况,计算出不同空气温度下,补热塔补热的气水比。通过比较它们的气水比,得出最佳的换热效果。本文利用ANSYS Fluent14.5软件模拟补热塔内空气与水的凝结换热,编写了相应的UDF模型,组分运输模型,VOF模型。得到了相应的温度分布图、压力分布图、速度分布图、离散相粒子分布图、湍流动能分布图等。本文从模拟的角度得出补热塔内部空气与水的凝结换热情况,通过分析得出在夏季干球温度为32℃,湿球温度为23.67℃,露点温度20℃时,地下水的温度由15℃升高至17℃～19℃。本文采用静态分析法对补热塔补热和太阳能补热进行了经济性的分析,并进行了对比。通过计算得出补热塔补热无论在初投资,还是总的经济费用上,都要比太阳能补热更加具有优势,而且补热塔补热还具备了太阳能补热的清洁、环保的特点,符合国家建设中国梦的宗旨,也丰富了人民对补热方式的选择。