地熱熱泵（GHPs）也被稱為地源熱泵（GSHP），已經被證明能夠在建筑應用中大量減少一次能源使用、二氧化碳排放和峰值電力需求，同時滿足室內供暖/供冷和生活熱水的需求。GHP、GSHP和GeoExchange是地源熱泵系統家族的全部術語。根據土地、地下水或地表水是否用作熱源和冷源，室外換熱系統的流體是否在閉環中循環或一次通過（開環），地源熱泵系統可以分為：

1、配置閉式環路地埋管換熱器（GHXs）的地耦合熱泵

2、配置開式環路水井的地下水熱泵

3、配置閉式或開式環路連接到湖泊、河流水庫或其他地表水體的地表水熱泵

地源熱泵系統可進一步跟進所使用的地埋管換熱器的設計（如單管、多管、盤管、同軸管或其它類型換熱器）進行分類，對于地耦合閉環系統，還可根據地埋管換熱器是否是水平或豎直安裝進行分類。例如：美國絕大多數地源熱泵系統使用閉環地埋管換熱器。據估計，既有46%的地源熱泵系統使用垂直閉環地埋管換熱器，38%使用水平閉環地埋管換熱器。其余16%采用開式閉環地下水或地表水系統。

車載旋轉或聲波鉆井設備，通常用于水井或石油鉆井，最常用于垂直閉環地埋管換熱器的孔。主要用于石油和天然氣工業的定向鉆井技術近來已經適用于傾斜或水平鉆孔，以減少土地需求和地面擾動。用于安裝水平環路的最常用設備包括：推土機、挖溝機、振動犁，鏈式挖掘機和定向鉆孔機。

以美國為例，在美國家庭中使用的最常見的地源熱泵系統構成為：具有中央管道強制空氣分配系統的成套或分體水—空氣熱泵（WAHP），可調節多層住宅的一層或整個房屋。對于商業建筑物——如辦公室、學校、酒店或具有多個住宅單元的大型住在建筑——在美國主要使用分布式地源熱泵系統。使用分布式地源熱泵系統，建筑物的每個區域的空調都用單獨的水—空氣熱泵，并且多個水—空氣熱泵連接到公共水環路。傳統上，雙管水環路與可調速中心泵站一起使用。

使用大型熱泵或模塊化水—水熱泵產生熱和/或冷水輸送到需要調節空間的中央地源熱泵系統已經在美國使用，特別是用于改造既有的中央供冷裝置和鍋爐系統（如印第安納州鮑爾州立大學的中央區域地源熱泵系統）。為了同時滿足建筑物不同區域的供暖和供冷需求，美國的中央地源熱泵系統通常采用四管制：用于供應和返回冷水的一對管道和用于供應和返回熱水的一對管道。

地源熱泵裝置的效率和適用性近年來得到顯著改善，這是由于許多技術進步了，包括具有通信控制的變頻空壓機技術，以及供冷劑盤管和變速電機各方面的改進和完善。一些制造商推出的最新型地源熱泵供冷效比（EER）和制熱性能系數（COP）分別高達11.7和5.3。這些新型地源熱泵中至少有一種不僅可以提供室內供暖和供冷，而且可以提供100%的生活熱水。這些地源熱泵裝置的供冷輸出能夠在20%～130%范圍內變化——提供良好的溫度控制，甚至在很冷氣候下無需輔熱。越來越多的地源熱泵制造商提供在線控制和監測功能，以向房主提供關于其能源使用的關鍵數據和控制工具。這些功能還幫助承包商更有效地診斷和解決問題。