Al utilizar las características naturales de la Tierra, una bomba de calor de fuente terrestre puede controlar la capacidad de calentar y enfriar un área. Una bomba de calor de fuente terrestre utiliza el concepto de energía geotérmica. Para utilizar la energía geotérmica como sistema de calefacción, la bomba de calor se coloca en algún lugar dentro de los 10 pies superiores (3.05 m) de la superficie de la Tierra donde la temperatura permanece estabilizada entre 50 ° a 61 ° F (aproximadamente 10 ° a 16 ° C) año redondo. Esto significa que el sistema calentará la casa o el edificio durante el invierno y lo enfriará durante el verano actuando como un disipador de calor.
Para construir una bomba de calor de fuente terrestre, se debe colocar un sistema de tubería de cobre o polietileno debajo del suelo y llenar con refrigerante. A medida que la bomba mueve el fluido a través de la tubería, el suelo lo enfría o calienta, lo que finalmente lleva las fuerzas de estabilización de temperatura a la habitación. Este concepto se conoce como intercambio directo.
Las empresas que construyen sistemas de calefacción de energía geotérmica diseñan el proceso de una de estas dos formas: transferencia de agua a aire o de agua a agua. Las bombas de agua a aire recuerdan a las unidades de aire acondicionado estándar y utilizan los componentes de refrigeración y calefacción de la bomba de calor de la fuente terrestre para ajustar la temperatura del aire a través de la ventilación. Los sistemas de agua a agua, por otro lado, funcionan más como una caldera tradicional, calentando las tuberías de agua que corren por todo el edificio.
Uno de los mayores potenciales de la tecnología de bombas de calor de fuente terrestre es el hecho de que se considera uno de los sistemas de calefacción ecológicos modernos disponibles para los consumidores. Dado que los sistemas no utilizan ningún combustible o productos químicos para calentar o enfriar, el impacto ambiental es básicamente insignificante. Las formas tradicionales de calefacción y refrigeración utilizan la combustión para calentar el agua y el aire, mientras que los mecanismos de refrigeración suelen utilizar freón, un compuesto peligroso para la atmósfera. Se estima que los sistemas de bomba de calor de fuente terrestre ahorran al hogar promedio 5,500 toneladas de emisiones de carbono según la Administración de Información de Energía de EE. UU.
El primer uso de energía geotérmica en forma de bombas de tierra se produjo en la década de 1940, pero eran relativamente caras. A principios del siglo XXI, los costos de cada unidad se habían reducido a aproximadamente $ 21 dólares estadounidenses (USD) por tonelada de capacidad. Este factor ha despertado el interés por la tecnología en muchos sectores de la economía.