Teplo obsažené v zemi (půdě, tzv. geotermální teplo, případně geotermální energie), podzemní nebo povrchové vodě či okolním vzduchu, je pro svou nízkou teplotu běžným způsobem nevyužitelné. Toto tzv. nízkopotencionální teplo však může být pomocí tepelného čerpadla převedeno na teplo s teplotou tak vysokou, že se může využít pro vytápění objektů nebo ohřev teplé užitkové nebo bazénové vody.
Hlubinný geotermální vrt o hloubce téměř 5 km a teplotou kolem 200°C je jinou technologií. Celkový geotermální výkon Země uvolňovaný v každém okamžiku do jejího bezprostředního okolí je 40 TW. Z lidského měřítka ji můžeme označit za prakticky nevyčerpatelný zdroj energie. My se zabýváme nízkopotencionálním geotermálním teplem.
Tepelná čerpadla pracují na principu předávání rozdílu teplot mezi dvěma prostředími. Zjednodušeně lze tepelné čerpadlo přirovnat ke kompresoru v chladničce.
Tepelná čerpadla odnímají teplo z prostředí, v němž se nashromáždilo většinou ze slunečního záření (ze vzduchu, z vody nebo z půdy). Získané teplo čerpadlo předává do podlahového topení v místnosti nebo do ohřívané vody. Předem se vzniklé páry stlačí kompresorem tepelného čerpadla, který je nasává z výparníku. Stlačením páry na vysoký tlak 2 až 2,5 MPa se páry zahřejí na více než 60°C a vedou se do kondenzátoru, kde vzniká teplota 50 až 55°C. Tímto odnímáním tepla se zahřáté páry ochladí a zkondenzují. Vzniklá kapalina potom proudí přes škrtící ventil zpět do výparníku, kde se celý proces opakuje. Množství energie takto přečerpané z chladné vody do otopné soustavy je větší než energie spotřebovaná k pohonu kompresoru, zpravidla 3 až 4 krát.
Poměr těchto energií se nazývá topný faktor tepelného čerpadla a vyjadřuje energetickou efektivnost zařízení. Běžně tepelná čerpadla dodají za ideálních podmínek třikrát až čtyřikrát více tepla než spotřebují elektřiny!
Tepelné čerpadlo se zemním kolektorem - do výkopů 1,2 - 1,5 m hloubokého (ovlivňuje zámrzná hloubka lokality) se pokládá potrubí (průměr potrubí a rozteč pokládky dle charakteristiky podloží).
Nejefektivnější systém jímání geotermální tepelné energie jsou geotermální vertikální sondy. Vrt pro tepelné čerpadlo tvoří dvě jednoduché smyčky potrubí zapuštěné do vrtu o hloubce 60 - 300 m. Volný prostor mezi potrubím a stěnou vrtu se zaplní spodní injektáží. V případě většího počtu sond, lze okruhy sond sloučit v normované sběrné jímce a do objektu se pak instalují pouze dvě potrubí, které vedou k tepelnému čerpadlu.
Již od 70. let minulého století byly zkoumány projekty s energetickými pilotami, jako zdrojem energie pro tepelná čerpadla a byly realizovány první projekty. Způsob funkce takových zařízení pro přípravu energie pro účely vytápění popřípadě chlazení je založen na jednoduchém hospodaření s tepelnou energií. V létě, když se má v budovách jako například výrobních halách, nákupních centrech nebo kancelářích provádět klimatizace, teplo se v zařízení energetických pilot „vyskladní“ pomocí reversibilního tepelného čerpadla. Trubkami výměníku tepla, které jsou integrovány v zařízení energetických pilot, se energie odvede do podzemí. V zimě, když je energie potřebná pro vytápění, využívá zařízení tepelného čerpadla energetickou pilotu jako zdroj energie.
Koaxiální sonda GEROtherm®-Koax je doplňkem k osvědčené dvojité U sondě k využití zemního tepla. Dvěma do sebe zasunutými trubkami d 63 mm a d 40 mm vzniká jednoduchá koaxiální sonda. Kapalina protéká meziprostorem dolů a vnitřním potrubím nahoru. Přitom se kapalina při otopném provozu zahřívá a resp. při chladícím provozu ochlazuje.
