地源热泵作为利用可再生资源的新型暖通空调技术,已经成为国际上通用的建筑节能技术,但通常情况下建筑不能满足冷热负荷完全相等,这种冬夏热量收支不平衡的情况,可能会出现地热场塌陷的后果,因此对地源热泵复合系统的研究设计对地源热泵的推广非常重要。同时,在地源热泵的设计过程中,土壤温度对地埋管的设计非常重要,限于客观条件无法直接获取当地土壤温度,一个准确且实用的土壤温度预测方法对于地源热泵系统设计和热量计算程序设计至关重要。另一方面,不符合建筑节能标准的占既有建筑总量的95%,随着建筑节能减排的不断推进,对既有建筑的节能改造问题越来越突出,地源热泵系统作为建筑节能改造的有力措施,其适应性是能否推广的重要因素。使用更加科学的方式对复合系统进行全面的评价对地源热泵复合系统的发展具有重要意义。本课题基于意大利皮斯托亚市某医院的改造工程,建立复合系统模型,为了提高建模的准确性,对于建模中土壤温度这一重要参数采用了模型预测的方法,对土壤温度预测模型进行了优化并探究了其准确性,提高了模型的使用范围和预测效率,在模型的准确性验证中,与实测温度相比,优化后模型的均方根误差为1.6℃~3.2℃,低于经典模型的1.8℃~3.9℃。结合建立的复合系统模型,对复合系统的长期运行进行了研究,热泵机组COP和土壤温度在20年运行期间均未有明显变化;同时,本课题基于全生命周期评估(LCA)理论,构建了复合系统的LCA体系,并以本项目中的复合系统为例,进行了LCA计算,使用LCA方法对系统进行了能耗、资源消耗和环境影响三个方面的评估,其中在能耗方面占比最大的为系统的运行维护阶段,比重为98.89%;系统的资源消耗系数为187.51E-03人当量;环境影响负荷为2.03标准人当量。本课题结合实际项目搭建了地源热泵复合系统,优化了土壤温度预测模型,构建了复合系统LCA体系,并针对LCA结果提出了节能减排建议,可为绿色建筑标准提供参考,对于地源热泵的应用设计和推广具有一定的意义。