即我们比较熟悉的竖埋管土壤耦合换热。一共有3种管型：单U管、双U管和同轴套管。从地源热泵供热供冷的角度看，希望利用土壤200 m以浅的恒温层，为水源热泵提供供暖和供冷工况都适宜的热源和热汇。而从储能的角度看，是大限度利用土壤的中长期保温和蓄热性能。因此，二者的工作温度是不一样的。即储热的温度范围大，而热源/热汇的温度范围则受到水源热泵效率的约束。地源热泵系统的规划设计非常讲究土壤的热平衡。比如夏季水源热泵冷凝器散发的热量，希望能在短时间内从土壤中消散，所以更希望埋管周围土壤中渗流水的流动性能够把热量尽快带走。
国内早期的地源热泵主要也是采用这种方式，即利用地下水作热泵的热源/热汇，换热后回灌。但由于经常出现采水量大于回灌量的不平衡，导致某些缺水地区（如北京）地下水位下降、某些地区（如上海）要再次面对地面沉降问题。另外，回灌可能导致地下水污染，也是被极为重视的问题，因此大多数省份已经明文禁止在城市地区开采地下水。
在供暖季开始时，蓄热罐（用热分层水箱）出口1提供70 ℃水，经换热器可以有2种选择：① 换热成60 ℃水，经3向建筑直接供暖（假定建筑用传统散热器供暖），经4回到冷管（此时冷管相当于供热回水管），再进入换热器换热；② 如果网内有供冷用户（例如数据中心），冷管温度如果保持在供暖的回水温度上就过高了，致使供冷用户无法用冷管中的供暖回水作热汇。