地下水源热泵诞生于20世纪30年代。凯姆勒和奥格勒斯贝在他们所著《热泵应用》一书中提到，到1940年美国已安装了15台大型商业用热泵，其中大部分是以井水为热源。1937年日本在大型办公楼内安装2台194kW压缩机带有蓄热箱的井水源热泵系统，其性能系数达4.4。
美国在20世纪40-50年代里应用的地源热泵主要是地下水源热泵。1948年地下水源热泵系统在俄勒冈州运行之后，美国西部乃至全美均开始大量安装地源热泵，华盛顿逐渐成为美国地源热泵安装和使用的领头羊。
1950年，美国拥有约600台热泵，其中53%为水源热泵。早期安装的大部分都是地下水源热泵，由于采用的是直接式系统，这些系统在建成5-15年都由于腐蚀和生锈失效了，由此地下水源热泵系统的应用进入低潮期。
直到20世纪70年代，世界石油危机的出现，又引起人们对地下水源热泵的关注与兴趣，又开始大量安装与使用地下水源热泵。由于欧洲板式换热器的引入，闭式地下水源热泵系统系统的安装与使用更为广泛。1983年地下水源热泵被认为是一种省钱和节能的采暖空调方式。
20世纪90年代以后，环保要求的进一步提高，美国地下水源热泵系统的应用一直呈上升趋势。美国能源信息部的调查表明：美国地下水源热泵的生产量1994年、1995年、1996年、1997年分别为5924台、8615台、7603台、9724台，除了1996年外，基本呈直线上升趋势。
美国在过去的10年内，地源热泵的年增长率为12%，每年大约有5万套地源热泵在安装，其中开式系统占15%。在肯塔基州的路易维尔市的一幢旅馆办公建筑中安装的供热能力为10MW的地下水源热泵空调系统是全美最大的系统，也是世界最大的地下水源热泵系统。
欧洲一些国家由于采取积极的促进政策（包括财政补贴、减税、优惠电价和广告宣传等），热泵市场得到快速发展。1997年欧洲发展基金会重新提出热泵发展计划。到2000年，欧洲用于供热、热水供应的热泵总数约为46.7万台，其中水源热泵约占11.75%。
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