Utilizzando le caratteristiche naturali della Terra, una pompa di calore geotermica può controllare la capacità di riscaldare e raffreddare un’area. Una pompa di calore geotermica utilizza il concetto di energia geotermica. Per utilizzare l’energia geotermica come sistema di riscaldamento, la pompa di calore viene posizionata da qualche parte entro i 10 piedi (3.05 m) superiori della superficie terrestre dove la temperatura rimane stabilizzata tra 50° e 61°F (circa 10°-16°C) anno il giro. Ciò significa che il sistema riscalderà la propria casa o edificio durante l’inverno e lo raffredderà durante l’estate fungendo da dissipatore di calore.
Per costruire una pompa di calore geotermica, un sistema di tubazioni in rame o polietilene deve essere interrato e riempito di refrigerante. Quando la pompa sposta il fluido attraverso le tubazioni, viene raffreddato o riscaldato dal terreno, portando infine le forze di stabilizzazione della temperatura nella stanza. Questo concetto è noto come scambio diretto.
Le aziende che costruiscono sistemi di riscaldamento a energia geotermica progettano il processo in due modi: trasferimento acqua-aria o acqua-acqua. Le pompe acqua-aria ricordano le unità di condizionamento dell’aria standard, utilizzando i componenti di raffreddamento e riscaldamento della pompa di calore geotermica per regolare la temperatura dell’aria attraverso la ventilazione. I sistemi acqua-acqua, d’altra parte, funzionano più come una caldaia tradizionale, riscaldando i tubi dell’acqua che corrono in tutto l’edificio.
Uno dei maggiori potenziali per la tecnologia delle pompe di calore geotermiche è il fatto che è considerata uno dei moderni sistemi di riscaldamento verdi a disposizione dei consumatori. Poiché i sistemi non utilizzano combustibili o prodotti chimici per riscaldare o raffreddare, l’impatto ambientale è sostanzialmente trascurabile. Le forme tradizionali di riscaldamento e raffreddamento utilizzano la combustione per riscaldare l’acqua e l’aria, mentre i meccanismi di raffreddamento utilizzano comunemente il freon, un composto pericoloso per l’atmosfera. Secondo la US Energy Information Administration, si stima che i sistemi a pompa di calore geotermici risparmieranno a una casa media 5,500 tonnellate di emissioni di carbonio.
Il primo utilizzo dell’energia geotermica sotto forma di pompe a terra avvenne negli anni ‘1940, ma erano relativamente costosi. All’inizio del 21° secolo, i costi di ciascuna unità erano scesi a circa 2,500 dollari USA (USD) per tonnellata di capacità. Questo fattore ha stimolato l’interesse per la tecnologia in molti settori dell’economia.