传统的风冷空气源热泵因对应用环境限制较少且节能环保,是目前应用较为广泛的热泵型式,但是在冬季制热工况时存在结霜问题,对能效有很大影响。能源塔热泵综合了空气源热泵与水源热泵的特点,通过加设能源塔设备,利用冰点低于0℃的载冷剂溶液从空气中取热,很好地解决了结霜问题,提高了能效比。但目前该系统主要应用于华中、华东等冬季低温高湿地区,而在天津等北方地区应用尚不广泛。本文以开式逆流能源塔为研究对象,基于空气与溶液直接接触发生热质交换的原理与过程建立了数学模型,并通过理论研究与工程实测数据确定了相关模型参数,运用Matlab软件对模型求解,进行了相关数值模拟分析。之后,选择天津某建筑,以空气源热泵系统为比较对象,对能源塔热泵系统在天津地区供暖期的运行能耗进行了计算,并以经济性与节能性为标准,对两种系统进行了对比分析。研究表明:对于能源塔热泵系统而言,机组运行能效主要受室外气象参数的影响。天津相较于目前能源塔热泵系统应用较为广泛的地区,室外气象参数主要有三个特点:1.干球温度较低;2.湿球温度较低;3.昼夜温差较大。其中,较低的干球温度下机组较难从空气中取热,使蒸发温度较低,COP较低。随着温度的上升,COP会随之升高。但当温度上升到一定值后,由于负荷率降低至0.1~0.2以下,机组受低负荷率的影响较为显著而使COP下降。因此,干球温度对机组COP的影响由上述两个因素影响程度的相对大小决定;湿球温度较低同样使得能源塔热泵系统较难从空气中取热,并且较低的湿球温度下空气源热泵相对不易结霜,使得能源塔热泵系统相比于空气源热泵系统的优越性被减弱,这也是影响能源塔在天津地区适用性的主要因素;昼夜温差较大,主要影响的是机组运行的稳定性,对于能源塔热泵系统与空气源热泵系统的影响程度差别不大。通过计算得出,能源塔热泵系统与空气源热泵系统在天津地区供暖期运行的平均COP差值为0.48,平均EER差值为0.05,较南京、重庆等能源塔系统应用较广的地区要略低。但是通过能耗计算与经济性分析,在整个供暖期内,能源塔热泵系统的运行能耗较空气源热泵系统仍要低4.9%,费用年值低1.4%。因此,能源塔热泵系统在天津具有着良好的节能性与推广价值。