Χρησιμοποιώντας τα φυσικά χαρακτηριστικά της Γης, μια αντλία θερμότητας εδάφους μπορεί να ελέγξει την ικανότητα θέρμανσης και ψύξης μιας περιοχής. Μια αντλία θερμότητας εδάφους χρησιμοποιεί την έννοια της γεωθερμικής ενέργειας. Για να χρησιμοποιηθεί η γεωθερμική ενέργεια ως σύστημα θέρμανσης, η αντλία θερμότητας τοποθετείται κάπου στα ανώτερα 10 πόδια (3.05 m) της επιφάνειας της Γης όπου η θερμοκρασία παραμένει σταθεροποιημένη μεταξύ 50° και 61°F (περίπου 10° έως 16°C) το χρόνο. γύρος. Αυτό σημαίνει ότι το σύστημα θα θερμαίνει το σπίτι ή το κτίριο κάποιου κατά τη διάρκεια του χειμώνα και θα το δροσίζει κατά τη διάρκεια του καλοκαιριού λειτουργώντας ως ψύκτρα.
Για την κατασκευή μιας αντλίας θερμότητας εδάφους, ένα σύστημα σωληνώσεων από χαλκό ή πολυαιθυλένιο πρέπει να τοποθετηθεί κάτω από το έδαφος και να γεμίσει με ψυκτικό μέσο. Καθώς η αντλία μετακινεί το υγρό μέσω των σωληνώσεων, ψύχεται ή θερμαίνεται από το έδαφος, φέρνοντας τελικά τις δυνάμεις σταθεροποίησης της θερμοκρασίας στο δωμάτιο. Αυτή η έννοια είναι γνωστή ως άμεση ανταλλαγή.
Οι εταιρείες που κατασκευάζουν συστήματα θέρμανσης γεωθερμικής ενέργειας σχεδιάζουν τη διαδικασία με έναν από τους δύο τρόπους: μεταφορά νερού σε αέρα ή νερό σε νερό. Οι αντλίες νερού-αέρα θυμίζουν τυπικές μονάδες κλιματισμού, οι οποίες χρησιμοποιούν τα εξαρτήματα ψύξης και θέρμανσης της αντλίας θερμότητας εδάφους για τη ρύθμιση της θερμοκρασίας του αέρα μέσω εξαερισμού. Τα συστήματα νερού σε νερό, από την άλλη πλευρά, λειτουργούν περισσότερο σαν ένας παραδοσιακός λέβητας, με σωλήνες νερού θέρμανσης που τρέχουν σε όλο το κτίριο.
Μία από τις μεγαλύτερες δυνατότητες για την τεχνολογία αντλιών θερμότητας εδάφους είναι το γεγονός ότι θεωρείται ένα από τα σύγχρονα πράσινα συστήματα θέρμανσης που διατίθενται στους καταναλωτές. Δεδομένου ότι τα συστήματα δεν χρησιμοποιούν καύσιμα ή χημικά για θέρμανση ή ψύξη, οι περιβαλλοντικές επιπτώσεις είναι βασικά αμελητέες. Οι παραδοσιακές μορφές θέρμανσης και ψύξης χρησιμοποιούν την καύση για τη θέρμανση του νερού και του αέρα, ενώ οι μηχανισμοί ψύξης χρησιμοποιούν συνήθως φρέον, μια ένωση επικίνδυνη για την ατμόσφαιρα. Τα συστήματα αντλιών θερμότητας επίγειας πηγής εκτιμάται ότι εξοικονομούν κατά μέσο όρο 5,500 τόνους εκπομπών άνθρακα στο σπίτι, σύμφωνα με την Υπηρεσία Ενεργειακών Πληροφοριών των ΗΠΑ.
Η πρώτη χρήση γεωθερμικής ενέργειας με τη μορφή αντλιών εδάφους ήρθε τη δεκαετία του 1940, αλλά ήταν σχετικά ακριβές. Από τις αρχές του 21ου αιώνα, το κόστος κάθε μονάδας είχε πέσει σε περίπου 2,500 δολάρια ΗΠΑ (USD) ανά τόνο χωρητικότητας. Αυτός ο παράγοντας έχει προκαλέσει ενδιαφέρον για την τεχνολογία σε πολλούς τομείς της οικονομίας.