当今环境恶化和能源危机问题日益严峻,尤其到了冬季北方地区大规模的供暖使得雾霾天气频发,严重的影响了人们的正常生活。热源塔热泵技术作为一种新型的可再生能源技术,不仅可以解决水源热泵的水源的问题,而且可以有效的缓解空气源热泵冬季结霜严重的问题,并以其独特的优点在我国南方地区得到了广泛的应用,从而为北方地区冬季的供暖提供了一种新的借鉴。但热源塔热泵是根据我国南方地区的气候条件设计的,由于北方冬季的气温较低,从而使得热源塔热泵技术在北方地区的应用和推广面临着严重的挑战。本文首先对热源塔热泵在南方地区的研究和应用进行总结,并对热源塔热泵系统的构成和工作原理及热源塔的传热机理和关键技术进行了详细的分析,从而为热源塔热泵进一步在北方地区的研究和应用奠定了理论基础。其次,在天津滨海研究院建立了闭式热源塔热泵实际供暖系统,并在2016-2017整个供暖季对供暖系统进行了现场测试。通过对系统中热源塔进出口空气温度、湿度及风速,防冻液进出热源塔的温度和负荷侧冷却水的进出口温度及流量等主要参数的测量,对闭式热源塔热泵系统在北方冬季实际的运行性能进行分析。结果表明:在干工况下,随着热源塔进口空气温度的升高,系统制热COP明显增大;随着负荷侧冷却水流量的升高,系统制热COP先增加后减小,存在一个最佳的流量值;随着负荷侧冷却水进口温度的增加,系统制热COP逐渐减小,且趋势越来越明显;在结霜工况下,在相同的空气温度下,空气相对湿度越大越易结霜,且初始结霜有利于换热,系统COP升高;随着霜层厚度的增加,制热COP减小,且减小的趋势越来越明显;在极恶劣天气下的系统制热COP仍可达到2.3以上。最后,将热源塔热泵作为辅助系统应用到太阳能供暖系统中,对热源塔和太阳能联合供暖系统蓄热性能利用TRNSYS软件进行了模拟分析。由模拟结果分析可得:水箱体积与集热面积比值在40~60 L/m~2之间,使得太阳能保证率和蓄热效率最高。