熱泵利用大地（土壤、地層、地下水）作為熱源，可稱為“地源熱泵”。下面我們將地源熱泵按不同的熱源進行分類。
1、地下水源熱泵地下水源熱泵的熱源是從水井或廢棄的礦井中抽取的地下水。經過換熱的地下水可以排入地表水系統，但對于較大的應用項目通常要求通過回灌把地下水回灌到原來的地下水層。地下水若水質良好便可直接進入熱泵進行換熱，這樣的系統成為開式環路。由于地下水溫常年基本恒定，夏季比室外空氣源熱泵高，COP值一般在3~4.5，并且不存在結霜等的問題。
2、地表水熱泵地表水熱泵系統的熱源一般為池塘、湖泊或河溪中的地表水。在靠近江、河、湖、海等大體量自然水體的地方，利用這些自熱水體作為熱泵的低溫熱源是值得考慮的一種空調熱泵形式。當然，這種地表水熱泵系統也受到自然條件的限制。此外，由于地表水溫度受氣候的影響較大，與空氣源熱泵類似，當環境溫度越低時熱泵的供熱量越小，而且熱泵的性能系數也會降低。一定的地表水體能夠承擔的冷熱負荷與其面積、深度和溫度等多種因素有關，需要根據具體情況進行計算。
3、地埋管地源熱泵地埋管地源熱泵系統是利用地下巖土中熱量的閉路循環的地源熱泵系統，通常稱之為“閉路地源熱泵”、“地耦合地源熱泵”，以區別于地下水熱泵系統。它通過循環液在封閉的地下埋管中流動，實現系統與大地之間的傳熱。地源熱泵一般由室外環路、制冷劑環路和室內環路三個環路組成。不同類型的熱泵系統，其制冷劑環路和室內環路基本相同，但其室外環路各有不同。如分體空調的室外機作用之一是空氣源熱泵系統室外換熱環路，而地埋管換熱器則是地埋管地源熱泵系統的室外環路。
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