基于武汉市地源热泵能效测评，对武汉地区地源热泵系统配置及运行状况进行了总结，详细分析了各种配置及运行策略的特点，并分析了目前设计中常见的误区。通过对武汉地区复合式地源热泵系统主要组成部件运行特性的分析，建立了热泵主机、冷却塔、热回收系统以及地埋管换热器的传热数学模型，并对相关模型进行了试验验证及误差分析。基于地埋管换热器的三维换热模拟，探讨了循环液流速、温度、埋管形式、岩土及回填材料导热系数、初始投入时间以及间歇方式对换热器换热性能和岩土热平衡的影响，并结合岩土的传热机制对产生这种影响的原因进行了分析，得出了在设计及运行时这些参数的优化方式。以武汉某办公楼和住院楼作为研究对象，对建筑空调及生活热水负荷特性进行了分析，在此基础上设置了不同的地源热泵系统配置及运行方案，对这些方案进行了八年的逐时动态模拟，并根据模拟结果分析了各种配置及运行策略对热泵整体性能的影响，同时为系统的优化分析提供了基础数据。为了确立最优系统配置及运行策略，论文采用层次分析法建立了七指标地源热泵方案评价体系，采用该体系对所选的办公建筑和住院楼不同地源热泵配置方案进行了综合评估，得出了最优配置及运行策略，并结合前文的研究对各方案进行了进一步的优化。