Für die Nutzung der Wärme aus dem Boden und dem Grundwasser lassen sich unterschiedliche Verfahren einsetzen. Notwendig sind Wärmepumpen. Energiequelle und Wärmepumpe müssen zueinander passen. Die Wärmepumpe selbst muss wiederum den Anforderungen angepasst sein, die das Haus stellt.

Grundwasser

Das Grundwasser wird über Brunnen der Wärmepumpe direkt zugeführt. Es muss wieder in den Untergrund eingeleitet werden, so dass neben Förderbrunnen auch sogenannte Schluckbrunnen notwendig sind. Die Wärme wird dem Förderbrunnen entzogen, dann fließt das Wasser einige Grad kühler in den Schluckbrunnen zurück.

Dabei kann ein Zwischenwärmetauscher notwendig sein, um das Grundwasser vom Wärmekreislauf der Pumpe zu trennen. Sonst kann es zu Problemen durch Ablagerungen kommen, meist durch Eisenoxide. Die Systeme erfordern eine gewisse Pflege und brauchen in der Regel Filter, die verhindern sollen, dass Fremdstoffe im Wasser die Schluckbrunnen verstopfen.

Grundwasserwärmepumpen lassen sich meist erst aber einer Mindestgröße von zirka 35 Kilowatt Wärmebedarf wirtschaftlich sinnvoll errichten. Damit ist es eher für Mehrfamilienhäuser als für private Eigenheime gedacht.

Erdwärme

Die Erdwärmenutzung kann in einem geschlossenen Kreislauf des Wärmeträgermediums erfolgen. Dazu gibt es Erdreichkollektoren  und Erdwärmesonden.

Erdreichkollektoren

Sie werden waggerecht zirka 1,50 Meter unter der Erdoberfläche oder in Gräben verlegt. Der mögliche Energieertrag ist abhängig von der Jahreszeit. Das muss bei der Auslegung der Anlage berücksichtigt werden. Erdwärmekollektoren dürfen nicht überbaut werden.

Erdwärmesonden

Diese Sonden stecken tiefer in der Erde und werden meist zwischen 50 und 150 Meter tief eingebracht. Das macht sie weniger anfällig gegen die Witterung. Die Installation ist aber aufwendiger, da es unter anderem ein Verpressen der Bohrlöcher erforderlich machen kann. Das können nur Spezialisten beurteilen und realisieren.

Eingesetzt werden sie in Anlagen unterschiedlicher Größe, angefangen bei ein oder zwei Sonden zur Beheizung kleiner Wohngebäude, bis hin zu Systemen zur Versorgung von Büro- und Gewerbebauten und ganzen Wohnanlagen. Auch komplette Wohngebiete lassen sich auf diese Weise versorgen.

CO₂-Erdwärmerohre

Eine technische Variante sind so genannte CO₂-Erdwärmerohre. Sie bestehen aus einem Edelstahl- oder Kupferrohr, das mit flüssigem und gasförmigem Kohlendioxid gefüllt ist und werden wie Erdwärmesonden senkrecht versenkt. In dem Rohr befindet sich flüssiges Kohlendioxid, das durch die Aufnahme von Wärme aus dem Erdreich verdampft. Wegen seiner nun geringen Dichte steigt es im Innern des Rohres, ohne dass gepumpt werden muss, wieder nach oben. Im Kopf des Rohres befindet sich ein der Wärmepumpe angeschlossener Verdampfer, in dem die Wärme entzogen wird, das Gas dadurch kondensiert, das heißt sich wieder verflüssigt. Nun sinkt es wieder am Rohr herab und der Kreislauf beginnt von vorn.