为实现地源热泵系统长期高效的运行，应使地源热泵每年从地下取热和排热总量基本达到平衡。因此，对于冷热负荷差别比较大，或者单纯利用地源热泵系统不能满足冷负荷或热负荷需求时，可采用复合式地源热泵系统。对于冷负荷大于热负荷时，可采用"冷却塔+地源热泵'的方式，地源热泵系统承担的容量由冬季热负荷确定，夏季超出的部分由冷却塔提供。对于冷负荷小于热负荷时，可采用"辅助热源+地源热泵"的方式，地源热泵系统承担的容量由夏季冷负荷确定，冬季超出的部分由辅助热源提供。通常采用的辅助热源方式有：太阳能、燃气锅炉、电加热或余热利用等方式。采取复合式地源热泵系统后，可以使得吸、排热量大体持平。典型的复合式地源热泵系统，如：地源热泵与太阳能复合式系统、地源热泵与冰蓄冷复合式系统、地源热泵与冷却塔复合式系统、地源热泵热水系统等。