地源熱泵是一種利用地下淺層地熱資源(也稱地能，包括地下水、土壤或地表水等)的既可供熱又可制冷的高效節能空調系統。地源熱泵通過輸入少量的高品位能源(如電能)，實現低溫位熱能向高溫位轉移。地能分別在冬季作為熱泵供暖的熱源和夏季空調的冷源，即在冬季，把地能中的熱量“取”出來，提高溫度后，供給室內采暖;夏季，把室內的熱量取出來，釋放到地能中去。通常地源熱泵消耗1kW的能量，用戶可以得到4kW以上的熱量或冷量。與鍋爐(電、燃料)供熱系統相比，鍋爐供熱只能將90%以上的電能或70～90%的燃料內能轉為熱量，供用戶使用，因此地源熱泵要比電鍋爐加熱節省三分之二以上的電能，比燃料鍋爐節省二分之一以上的能量;由于地源熱泵的熱源溫度全年較為穩定，一般為10～25℃，其制冷、制熱系數可達3.5～4.4，與傳統的空氣源熱泵相比，要高出40%左右，其運行費用為普通中央空調的50～60%。
因此，近十幾年來，尤其是近五年來，地源熱泵空調系統在北美如美國、加拿大及中、北歐如瑞士、瑞典等國家取得了較快的發展，中國的地源熱泵市場也日趨活躍，可以預計，該項技術將會成為21世紀最有效的供熱和供冷空調技術。地源熱泵是利用大地(土壤、地層、地下水)作為熱源。由于較深的地層中在未受干擾的情況下常年保持恒定的溫度，遠高于冬季的室外溫度，又低于夏季的室外溫度，因此地源熱泵可克服空氣源熱泵的技術障礙，且效率大大提高。
此外，冬季通過熱泵把大地中的熱量升高溫度后對建筑供熱，同時使大地中的溫度降低，即蓄存了冷量，可供夏季使用;夏季通過熱泵把建筑物中的熱量傳輸給大地，對建筑物降溫，同時在大地中蓄存熱量以供冬季使用。這樣在地源熱泵系統中大地起到了蓄能器的作用，進一步提高了空調系統全年的能源利用效率。地下水源熱泵系統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井把地下水回灌到原來的地下水層。最近幾年地下水源熱泵系統在我國得到了迅速發展。但是，應用這種地下水熱泵系統也受到許多限制。首先，這種系統需要有豐富和穩定的地下水資源作為先決條件。因此在決定采用地下水熱泵系統之前，一定要做詳細的水文地質調查，并先打勘測井，以獲取地下溫度、地下水深度、水質和出水量等數據。地下水熱泵系統的經濟性與地下水層的深度有很大的關系。如果地下水位較低，不僅成井的費用增加，運行中水泵的耗電將大大降低系統的效率。水資源是當前最緊缺、最寶貴的資源，任何對水資源的浪費或污染都是絕對不可允許的。
地源熱泵中央空調特點
一、超高效率
采用地環水冷或地下水直接冷凝，受環境變化影響小，采用目前美國引進的最先進雙螺旋管換熱器，在制冷制熱過程中均能達到超高運行效率，能效比可達4.0以上。
二、制冷、制熱效果超群
采用地環水冷，地下水溫度長年變化不大，所以在制冷制熱狀態下均能達到較好的效果，同時機組運行可靠性大幅度提高。在炎熱地區，采集來自地下的冷量，室外溫度高對冷卻效果沒有影響，很好地克服了風冷系統在炎熱氣候條件下制冷效果大大降低的弊病。在寒冷地區，采集來自地下的熱量，低溫氣候幾乎不影響機組的制熱效果，很好地克服了風冷系統在寒冷地區制熱效果差的弊病。
地源熱泵供熱空調系統的經濟性分析
地源熱泵系統可實現對建筑物的供熱和制冷，還可供生活熱水，一機多用。一套系統可以代替原來的鍋爐加制冷機的兩套裝置或系統。系統緊湊，省去了鍋爐房和冷卻塔，節省建筑空間，也有利于建筑的美觀。地源熱泵系統的另一個顯著的特點是大大提高了一次能源的利用率，因此具有高效節能的優點。地源熱泵比傳統空調系統運行效率要高約40-60%。另外，地源溫度較恒定的特性，使得熱泵機組運行更可靠、穩定，整個系統的維護費用也較鍋爐-制冷機系統大大減少，保證了系統的高效性和經濟性。根據國外的經驗，由于地源熱泵運行費用低，增加的初投資可在3-7年內收回，地源熱泵系統在整個服務周期內的平均費用將低于傳統的空調系統。