地源熱泵誕生於20世紀80年代中期，這是指地源熱泵作為真正興起的壹門新技術，並開始獲得了應用與發展的時期。但是地源熱泵的概念（或稱新設想）最早出現在1912年瑞士佐伊利的壹份專利文獻中。之後的幾十年，地源熱泵基本處於實驗研究狀態，並開始先後有地表地下水熱泵系統、地下地下水熱泵系統、土壤耦合熱泵系統的問世與發展。
1.地表地下水熱泵
20世紀30年代，地表地下水熱泵系統問世，是地源熱泵中最早使用的熱泵系統形式之壹。歐洲第壹臺較大的熱泵裝置是1938～1939年間，在瑞士蘇黎世市政大廳投入運行的。它以河水作為熱源，供熱能力175kW；日本於1937年在大型建築物內安裝了以泉水為熱源的熱泵空調系統。
20世紀40～50年代，瑞士、英國早期使用的熱泵裝置中大部分是地表地下水熱泵。瑞士和英國早期使用的典型的地表水熱泵系統列在表3-2中。
表3-2 瑞士和英國早期典型的地表地下水熱泵系統
由表3-2可見：
（1）20世紀40～50年代的瑞士和英國的地表地下水熱泵系統的供熱量比30年代大。壹般均大於1500kW，遠遠大於30年代地表地下水熱泵的供熱能力。
（2）瑞士和英國的地表地下水熱泵的用途也比30年代廣泛。除了用於建築物采暖外，還用於遊泳池加熱、人造絲廠工藝加熱和鞋廠空調等。
歐洲其他壹些國家也開始安裝地表水地下水熱泵系統，例如：
1954年比利時在韋斯德雷的水廠裏安裝1臺地表地下水熱泵，供熱量為465kW，以河水為低位熱源，性能系數為3.3～3.5。
1956年法國在巴黎廣播電臺大樓安裝1臺以泉水為低位熱源的熱泵空調系統，制熱量為4.9MW，制冷量為2.8MW。
這個時期的地表地下水熱泵系統雖然處於起步階段，但由於它在運行中充分顯示節能性，對今後地表地下水熱泵的發展起到了壹定的示範作用。
20世紀70年代末80年代初在瑞典和原蘇聯等區域供熱較發達的國家開始應用以地表水、地下水、城市汙水和工業廢水為低位熱源的大型熱泵站，單機容量在幾兆瓦。爾後，在美國、日本、羅馬尼亞、丹麥、德國也得到了迅速發展，單機容量甚至達到30MW，總裝容量達到160MW。
20世紀80年代以來，瑞典建立了壹批大型熱泵站。現將以湖/海水、地下水為熱源的熱泵站列入表3-3中。到1987年，已有約100座熱泵站投入運行，總供熱能力達到1200MW，已成為世界上應用大型地表地下水熱泵站的代表國家之壹。
表3-3 瑞典的地表水源和地下水源的大型熱泵站
1987年，原蘇聯的楊圖夫斯基等人對熱泵站供熱與熱化電站、區域鍋爐房集中供熱進行比較，得出可節省燃料29.7%～32%，提出了利用莫斯科河水作低位熱源的熱泵站區域供熱方案。
爾後，大型地表水源、地下地下水熱泵在歐洲各國開始興建。芬蘭有6臺MW級裝置；荷蘭有1套1.5MW裝置；羅馬尼亞有7.5MW的吸收式熱泵15套，2.9MW的10套，8.7MW的1臺，用於區域供熱，連同其他約400套中型壓縮式熱泵壹起，每年節約30000t煤當量。
1982年丹麥建造最早的海地下水熱泵站，供區域供熱，到1990年，區域供熱用熱泵裝機容量達350MW，熱泵臺數可達100臺。
2.地下地下水熱泵
地下地下水熱泵誕生於20世紀30年代。凱姆勒和奧格勒斯貝在他們所著《熱泵應用》壹書中提到，到1940年美國已安裝了15臺大型商業用熱泵，其中大部分是以井水為熱源。表3-4給出截至1940年美國地下地下水熱泵系統。1937年日本在大型辦公樓內安裝2臺194kW壓縮機帶有蓄熱箱的井地下水熱泵系統，其性能系數達4.4。
表3-4 截至1940年地下地下水熱泵供暖系統
美國有20世紀40～50年代裏應用的地源熱泵主要是地下地下水熱泵。1948年地下地下水熱泵系統在俄勒岡州運行之後，美國西部乃至全美均開始大量安裝地源熱泵，華盛頓逐漸成為美國地源熱泵安裝和使用的領頭羊。1950年，美國擁有約600臺熱泵，其中53%為地下水熱泵。早期安裝的大部分都是地下地下水熱泵，由於采用的是直接式系統，這些系統在建成5～15年都由於腐蝕和生銹失效了。由此地下地下水熱泵系統的應用進入低潮期。直到20世紀70年代，世界石油危機的出現，又引起人們對地下地下水熱泵的關註與興趣，又開始大量安裝與使用地下地下水熱泵。由於歐洲板式換熱器的引入，閉式地下地下水熱泵系統系統的安裝與使用更為廣泛。1983年地下地下水熱泵被認為是壹種省錢和節能的采暖空調方式。
20世紀90年代以後，環保要求的進壹步提高，美國地下地下水熱泵系統的應用壹直呈上升趨勢。美國能源信息部的調查表明：美國地下地下水熱泵的生產量1994年、1995年、1996年、1997年分別為5924臺、8615臺、7603臺、9724臺，除了1996年外，基本呈直線上升趨勢。美國在過去的10年內，地源熱泵的年增長率為12%，每年大約有5萬套地源熱泵在安裝，其中開式系統占15%。在肯塔基州的路易維爾市的壹幢旅館辦公建築中安裝的供熱能力為10MW的地下地下水熱泵空調系統是全美最大的系統，也是世界最大的地下地下水熱泵系統。
歐洲壹些國家由於采取積極的促進政策（包括財政補貼、減稅、優惠電價和廣告宣傳等），熱泵市場等到快速發展。1997年歐洲發展基金會重新提出熱泵發展計劃。到2000年，歐洲用於供熱、熱水供應的熱泵總數約為46.7萬臺，其中地下水熱泵約占11.75%。壹些國家熱泵應用情況列入表3-5。
表3-5 歐洲各國熱泵的應用
3.地埋管式地源熱泵
地埋管式地源熱泵技術初始於美、英兩國。20世紀40年代末50年代初，由於地源熱泵技術的日趨成熟，有力地促進了淺層地熱能的廣泛利用。近幾年來，各國淺層地熱能的開發利用規模和發展速度都在快速增長。從國外發展趨勢看，開發利用淺層地熱能（蘊藏於地球淺部巖土體中的低溫能源），將是地熱資源開發利用的主流和方向。