Izmantojot Zemes dabiskās īpašības, zemes siltumsūknis var kontrolēt spēju sildīt un atdzesēt apgabalu. Zemes siltumsūknis izmanto ģeotermālās enerģijas jēdzienu. Lai izmantotu ģeotermālo enerģiju kā apkures sistēmu, siltumsūknis tiek novietots kaut kur augšējos 10 pēdās (3.05 m) no Zemes virsmas, kur temperatūra saglabājas stabila no 50° līdz 61°F (apmēram no 10° līdz 16°C) gadā. raunds. Tas nozīmē, ka sistēma sildīs jūsu māju vai ēku ziemā un atdzesēs vasarā, darbojoties kā siltuma uztvērējs.
Lai uzbūvētu zemes siltumsūkni, zem zemes ir jānovieto vara vai polietilēna cauruļvadu sistēma un jāpiepilda ar aukstumnesēju. Kad sūknis pārvieto šķidrumu cauri cauruļvadiem, zeme to atdzesē vai sasilda, galu galā ienesot telpā temperatūras stabilizācijas spēkus. Šo koncepciju sauc par tiešo apmaiņu.
Uzņēmumi, kas veido ģeotermālās enerģijas apkures sistēmas, izstrādā procesu vienā no diviem veidiem: ūdens–gaiss vai ūdens–ūdens pārnese. Ūdens-gaiss sūkņi atgādina standarta gaisa kondicionēšanas iekārtas, izmantojot zemes siltumsūkņa dzesēšanas un apkures komponentus, lai regulētu gaisa temperatūru caur ventilāciju. Savukārt ūdens-ūdens sistēmas darbojas vairāk kā tradicionāls apkures katls, apkures ūdensvadi, kas iet visā ēkā.
Viens no lielākajiem zemes siltumsūkņu tehnoloģijas potenciāliem ir fakts, ka tā tiek uzskatīta par vienu no mūsdienu zaļajām apkures sistēmām, kas pieejama patērētājiem. Tā kā sistēmās sildīšanai vai dzesēšanai neizmanto degvielu vai ķīmiskas vielas, ietekme uz vidi būtībā ir niecīga. Tradicionālie apkures un dzesēšanas veidi izmanto sadedzināšanu, lai sildītu ūdeni un gaisu, savukārt dzesēšanas mehānismos parasti izmanto freonu, atmosfērai bīstamu savienojumu. Saskaņā ar ASV Enerģētikas informācijas administrācijas datiem zemes siltumsūkņu sistēmas vidēji mājā ietaupa 5,500 tonnas oglekļa emisiju.
Pirmo reizi ģeotermālo enerģiju izmantoja zemes sūkņu veidā 1940. gadsimta 21. gados, taču tie bija salīdzinoši dārgi. 2,500. gadsimta sākumā katras vienības izmaksas bija samazinājušās līdz aptuveni XNUMX ASV dolāriem (USD) par tonnu jaudas. Šis faktors ir izraisījis interesi par tehnoloģiju daudzās ekonomikas nozarēs.