地埋管地源热泵技术是可再生能源—地热能应用的一种有效形式,近年来发展迅速,但是存在系统运行过程的土壤热积聚问题和连续运行效率低的问题。这些问题在冷热负荷不平衡的地区尤其突出,土壤热积聚问题不仅表现在短期高峰负荷时段影响系统运行效果,甚至会造成全年地热不平衡。为了解决这些问题,国内外许多学者提出了复合式地源热泵系统,并取得了良好的应用效果。但由于复合式系统结构复杂,部件参数间的关联关系互相耦合多变,至今尚未形成一套完整的调控理论。辅助散热复合式地源热泵系统是在冷负荷占优地区的主要形式,近年来虽然针对辅助散热复合系统的研究颇多,特别是针对控制策略和控制参数工况点的研究方面更是热点,但仍未解决不同系统形式、不同控制策略和运行时段等因素影响条件下,辅助散热量在运行中的优化问题,具体包括:不同的运行方案中是否均存在使能耗最小的最优辅助散热量,最优辅助散热量与不同因素的影响机理,最优辅助散热量的确定方法等问题。本文基于上述现状,建立了系统各部件的传热模型、部件间的参数耦合模型及部件和系统的能耗计算模型,并采用TRNSYS软件,探索辅助散热量对土壤热积聚和系统运行能耗的影响,获得不同辅助散热量下的系统运行能耗和土壤温度数据,以系统总能耗最小为目标,分析各种运行方案下的最优辅助散热比例,并用实验进行了验证。研究发现针对串联、并联系统形式,同步、温差控制策略和所有运行时段,均存在使系统能耗最小的最优辅助散热比例,且最优辅助散热比例均远远小于用传统设计方法得到的辅助散热设备的容量。在土壤热平衡允许情况下采用最优辅助散热容量,不仅节省运行费用,还可以减少辅助散热设备装机容量,降低初投资。研究结果解决了运行中是否存在最优辅助散热量问题。对并联和串联辅助散热系统的多种运行方案进行仿真,研究最优辅助散热量与系统形式、控制策略、运行时段、使用负荷率、气象参数等因素的关系。模拟计算显示,空调系统因使用需求不同造成的负荷改变影响能耗大小,但不影响最优辅助散热比例的分布,针对使用负荷率改变的节能优化应从机组运行优化入手,根据系统形式、控制策略和运行时段确定最优辅助散热设备投入容量。经过对北京、上海、广州三个气候区的仿真模拟计算,发现随着气候区由寒至暖,最优辅助散热比例逐渐减小。其原因主要是不同气候区的空气湿球温度差异,越往南方湿球温度越高,冷却塔运行越不利,导致投入相同辅助散热设备容量,所获得的辅助散热量减小。该部分研究揭示了辅助散热地源热泵复合系统的调控机理,为辅助散热地源热泵复合系统的优化设计和运行调控提供了理论依据。研究过程中自行设计搭建了42.5kW容量的地埋管辅助散热实验系统,实验研究了串联系统、同步控制策略、运行8小时情况下的辅助散热比例和系统运行能耗、土壤热积聚的关系,为理论模型的验证提供了大量有用数据,验证了同条件运行的理论模拟结论。并利用系统运行的大量实时运行参数,采用数学统计分析方法探索了土壤温度变化、埋管换热量和机组特性参数的影响因素及与各因素的相关性,拟合出了土壤温升、地埋管换热量和机组能效比等运行特性参数与系统实时运行参数间的关联式。相关性研究结论进一步证明了各个参数与辅助散热量间的影响机理,可用于指导辅助散热地埋管地源热泵系统的节能优化研究;实时参数关联式可供同类工程项目在设计计算及优化调控中借鉴参考,为确定运行中的最优辅助散热量提供了一种可行的方法,解决了最优辅助散热量的确定方法问题。