לחימום וקירור בנינים, אין צורך בטמפרטורות גבוהות.

בעומק של מטרים ספורים (30 עד 100 מטרים) מפני הקרקע הטמפרטורה קבועה, לעומת הטמפרטורה המשתנה מעל פני הקרקע.

אם נקבור מערכת צינורות מתחת לפני הקרקע, ונזרים בהם מים עם נוזל נגד קיפאון, או נוזל מיוחד, ניתן להשתמש בטמפרטורה הקבועה בתוך הקרקע כמאגר, וליצור מחליף חום בינו לבין הבית על פני הקרקע.

לא משתמשים ישירות במים תת קרקעיים, ואין השפעה על מי השתייה, מכיוון שכל מערכת הצינורות היא מערכת סגורה, בה זורם הנוזל, המעביר איתו את החום מאזור חם, לאזור קר.

בחורף משמשת האנרגיה התרמית מהקרקע לצורך חימום, מכיוון שהטמפרטורה בתוך הקרקע גבוהה מזו שמעל פני הקרקע.

קירור באמצעות אנרגיה גיאותרמית

בקיץ משמשת הקרקע כמאגר בטמפרטורה נמוכה, השואב אנרגיה מהחוץ. טמפרטורת הקרקע נמוכה, לעומת הטמפרטורה החיצונית, ולכן חום יזרום מהאזור החם, לאזור הקר יותר.

ניתן להסביר את תהליך הקירור באמצעות עקרון פעולתו של מחליף חום:

מספקים חום למיכל המכיל נוזל קירור. הנוזל מתאדה, ומתעבה במיכל אחר.

בזמן ההתאדות של נוזל זה במיכל השני, הוא לוקח חום מסביבתו (מקרר אותה) למיכל הראשון.