Geotermalne pompy ciepła (GHP), czasami określane jako GeoExchange, pompy ciepła z ziemią, ze źródłem gruntowym lub ze źródłem wodnym, są używane od końca lat 40. XX wieku. Jako medium wymiany wykorzystują względnie stałą temperaturę ziemi zamiast temperatury powietrza zewnętrznego.

Chociaż w wielu częściach kraju występują ekstremalne temperatury sezonowe – od palącego upału latem do mrozu w zimie – kilka stóp pod powierzchnią ziemi temperatura gruntu pozostaje względnie stała. W zależności od szerokości geograficznej, temperatury gruntu wahają się od 45 ° F (7 ° C) do 75 ° F (21 ° C). Podobnie jak w jaskini, ta temperatura gruntu jest cieplejsza niż powietrze nad nią zimą i chłodniejsza niż powietrze latem. GHP wykorzystuje te korzystniejsze temperatury, aby uzyskać wysoką wydajność poprzez wymianę ciepła z ziemią za pośrednictwem gruntowego wymiennika ciepła.

Tak jak w przypadku każdej pompy ciepła, geotermalne i wodne pompy ciepła są w stanie ogrzewać, chłodzić i, jeśli są wyposażone, zaopatrywać dom w ciepłą wodę. Niektóre modele systemów geotermalnych są dostępne ze sprężarkami dwubiegowymi i wentylatorami o zmiennej prędkości, co zapewnia większy komfort i oszczędność energii. W porównaniu z powietrznymi pompami ciepła są cichsze, działają dłużej, wymagają niewielkiej konserwacji i nie zależą od temperatury powietrza zewnętrznego.

Dwuźródłowa pompa ciepła łączy powietrzną pompę ciepła z geotermalną pompą ciepła. Urządzenia te łączą w sobie najlepsze cechy obu systemów. Pompy ciepła z podwójnym źródłem mają wyższą wydajność niż jednostki powietrzne, ale nie są tak wydajne jak jednostki geotermalne. Główną zaletą systemów dwuźródłowych jest to, że kosztują one znacznie mniej w instalacji niż pojedyncza jednostka geotermalna i działają prawie tak samo dobrze.

Mimo że cena instalacji systemu geotermalnego może być kilkakrotnie wyższa od ceny systemu źródła powietrza o tej samej mocy grzewczej i chłodniczej, dodatkowe koszty mogą zwrócić się w postaci oszczędności energii w ciągu 5 do 10 lat, w zależności od kosztów energii i dostępne zachęty w Twojej okolicy. Żywotność systemu szacuje się na maksymalnie 24 lata dla elementów wewnętrznych i ponad 50 lat dla pętli uziemienia. Każdego roku w Stanach Zjednoczonych instaluje się około 50 000 geotermalnych pomp ciepła i 50 000 termostatów do pomp ciepła.