水源热泵，夏季作“制冷机”应用时，通过冷却塔与空气进行热(湿)交换，最终的高温热汇，与空气热源热泵一样，仍为大气。但其效率因利用空气的特征——湿球温度低于干球温度，而高于空气-空气或空气-水热泵;可是，冬季作“热泵”应用时，如该场合中，无废热可利用，又不利用太阳能，则需另设辅助热源，其效率又低于空气-空气或空气-水热泵。
地源热泵是一种利用地下浅层地热资源(也称地能，包括地下水、土壤或地表水等)。由于地热温度全年较为稳定，一般为10～25℃，其制冷或制热工作性能系数均可达到3.5～4.4，与空气源热泵(空气-空气或空气-水热泵)相比，要高40%左右。因此，近五年来，地源热泵空调系统在北美，如美国、加拿大及中北欧，如瑞士、瑞典等国家取得了较快的发展，我国地源热泵市场也正在日趋活跃。
水源热泵，通常指整体式水源热泵，即以一台机组的形式，向环境(水热源)放热或吸热，而以水(或者其他液态媒质)或空气，间接或直接地冷却(或加热)被控对象;水源热泵，又发展为分离式水源热泵，即以多台机组组合，通过水环路向环境(水热源)放热或吸热，同样以水(或者其他液态物质)或空气，间接或直接地冷却(或加热)被控对象。该类水源热泵又谓：水环路热泵。水源热泵在制冷工况时，其最终的高温热汇仍可为大气;在制热工况时，其最终的低温热源又可以是大气、太阳、废热、或辅助热源等。因而，水源热泵的应用是有一定地域与场合的限制。
地源热泵，其最终的高温热汇或低温热源均是地热。只是在制冷工况时，以地热为高温热汇，向地热放热;在制热工况时，以地热为低温热源，向地热吸热。地源热源的不同形式，又使该类热泵之构成有所差异：如以地表水为热源，可以直接(或间接——通过热交换器)排放(或吸取)热量;如以地下水为热源，需设置取水井与回灌井排放(或吸收)热量;如以土壤为热源，需设置地下水平(或垂直)埋管排放(或吸取)热量。因而，前二种形式比后一种形式，在初投资和施工，以及应用过程中热量交换之速率上，都有一定优胜，也是目前国内在很多地区正在实验的形式。但是如果地下水应用不当，会造成地面下沉和地下水污染。土壤地源热源除初投资和施工问题外，城市土地紧缺，地下埋管不足，土壤传热性能又差，容易造成夏季土壤热量难以散失，损及持久运行;冬季土壤热量不易吸取与补充，土壤会形成冻结，破坏地下结构，损及建筑基础。因而，地源热泵的应用也是有一定地域与场合的限制。
从制冷行业的产品发展史看，以水为高温热汇的制冷机，先于以空气为高温热汇的制冷机;以空气为低温热源的热泵，又先于以水为低温热源的热泵;其后，才出现以地热热源为低温热源的热泵。我国制冷空调制造行业基本也遵循上述过程发展的。
中国最早在上世纪50年代，就曾在上海、天津等地尝试夏取冬灌的方式抽取地下水制冷，天津大学热能研究所吕灿仁教授就开展了我国热泵的最早研究，1965年研制成功国内**台水冷式热泵空调机。
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