根據(jù)熱力學(xué)第二定律，熱可以自發(fā)地由高溫物體傳向低溫物體，而由低溫物體傳向高溫物體則必須做功。熱泵系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了把能量由低溫物體向高溫物體的傳遞，它是以花費(fèi)一部分高質(zhì)能(電能)為代價，從自然環(huán)境中獲取能量，并連同所花費(fèi)的高質(zhì)能一起向用戶供熱。熱泵的供熱量大于所消耗的功量，是綜合利用能源的一種很有價值的措施。

地能分別在冬季作為熱泵供暖的熱源和夏季空調(diào)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(nèi)采暖;夏季，把室內(nèi)的熱量“取”出來，釋放到地能中去。通常地源熱泵機(jī)組的性能系數(shù)COP(指其制熱量與所消耗的電能的比值)達(dá)到3.8-5.4，即消耗1kW的能量可以得到4kW以上的熱量或制冷量。

地源熱泵系統(tǒng)是目前我國應(yīng)用較多的熱泵形式，它是以水(包括江、河、湖泊、地下水，甚至是城市污水等)作為冷熱源體，在冬季利用熱泵吸收其熱量向建筑供暖，在夏季熱泵將吸收到的熱量向其排放，實(shí)現(xiàn)對建筑物的供冷。地源熱泵原理大都是通過外部管道及閥門的切換來實(shí)現(xiàn)冬夏工況的轉(zhuǎn)換，夏季空調(diào)供回水走蒸發(fā)器，水源水走冷凝器，冬季空調(diào)供回水走冷凝器，水源水走蒸發(fā)器。水源熱泵是利用地球水所儲藏的太陽能資源作為冷、熱源，進(jìn)行轉(zhuǎn)換的空調(diào)技術(shù)。

地源熱泵空調(diào)包括地下水熱泵、地表水（江、河、湖、海）熱泵、土壤源熱泵，利用地下水的水源熱泵習(xí)慣上被稱為水源熱泵。