與空氣和地表水相比，一定深度的土壤或巖石溫度相對恒定，該溫度性質(zhì)對于熱泵而言，可以作為很好的低位冷熱量。這種利用地下土壤作為熱泵低位熱源的熱泵系統(tǒng)稱為土壤源熱泵。它主要包括三套管路系統(tǒng):室外的地埋管系統(tǒng)、熱泵機組的制冷機循環(huán)系統(tǒng)、末端的室內(nèi)空調(diào)系統(tǒng)。它與一般熱泵系統(tǒng)相比，其不同點主要在于室外管路系統(tǒng)是由埋設(shè)于土壤中的一組盤管構(gòu)成。該組盤管作為換熱器，冬季從土壤中取熱。夏季向土壤中釋放熱量。

夏季制冷時，水源熱泵機組中的閥門A1, B1, C1, D1關(guān)閉，閥門A2, B2, C2, D2開啟，室內(nèi)的余熱經(jīng)過熱泵轉(zhuǎn)移后通過埋地換熱器釋放于土壤中，同時蓄存熱量，以備冬季采暖用;冬季供暖時，水源熱泵機組中的閥門A1, B1, C1, D1開啟。閥門A2, B2, C2,D2關(guān)閉，通過埋地換熱器從土壤中取熱。經(jīng)過熱泵提升后，供給采暖用戶，同時，在土壤中蓄存冷量，以備夏季空調(diào)用。

土壤源熱泵根據(jù)地埋管中的傳熱介質(zhì)和熱泵機組之間是否存在中間介質(zhì)，可以分為直接連接的土壤源熱泵系統(tǒng)和間接連接的土壤源熱泵系統(tǒng)。如果采用直接連接的方式，地埋管的埋深將受到地下埋管的最大額定承床能力的限制;如果系統(tǒng)中最下端管道的靜壓超過地埋管換熱器的承帳能力，可設(shè)置中間換熱器將地埋管換熱器與熱泵機組分開，即間接連接。