Наростаюче зменшення запасів традиційних енергетичних ресурсів веде до все більш швидкому зростанню вартості на енергоносії і до пошуку альтернативних джерел енергозабезпечення.
Прикладом їх є використання сонячних променів в цілях нагріву води в системах опалення та гарячого водопостачання, вітру - для отримання електроенергії. Наявність величезної кількості тепла у воді, повітрі, в надрах планети і акумульованого її поверхнею сонячного тепла є невичерпним джерелом енергії.

Типи геотермальних опалювальних систем
Геотермальне опалення являє собою використання незначної кількості електричної енергії для функціонування системи і теплової енергії, накопиченої в грунті або воді. Труби системи можуть бути прокладені під грунтом (горизонтальний контур), на дні водойми (водоемний контур) і в свердловині (вертикальний контур).

1. Горизонтальний тип. Укладання труб здійснюється в грунт на глибину нижче промерзання. Цей вид системи не дуже зручний у зв'язку з необхідністю наявності великої площі. Наприклад, для обігріву будинку площею 200 м2 для укладання труб потрібні ділянка землі площею від 300 до 800 м2.
2. Водоемний тип, для використання якого необхідно близьке розташування (не далі 100 м) річки або озера глибиною більше 2 метрів. Ефективність такої геотермальної системи опалення більше, а витрата коштів для її прокладки значно - менше двох інших.
3. Вертикальний тип, який не потребує великої площі ділянки або близького розташування водойми. Однак він найбільш дорогий у зв'язку зі складністю робіт та використанням для них спеціальної техніки. Глибина свердловини залежить від місцевого рельєфу. Вона може складати до 120 метрів, але не менше 30 м. Такий колектор доцільно застосовувати для опалення будинків площею більше 150 м2. Зазвичай в цих цілях буряться кілька (3 - 4) свердловин, кожна з яких має глибину до 60 м.

Вибір того чи іншого типу геотермального опалення залежить від місцевих природних і кліматичних умов.

Основні складові елементи опалення
Система перетворення енергії планети в тепло здатна обігрівати приватні будинки, багатоповерхові будівлі і навіть цілі житлові квартали. Вона складається з наступних елементів:
1. Геотермальний зонд у вигляді замкнутого підземного контуру, який являє собою трубку діаметром від 25 до 40 мм. Всередині неї знаходиться суміш антифризу з водою. Функція її полягає в поглинанні тепла з глибини грунту, де температура завжди позитивна, і доставки його до теплообмінника (теплонасос), що знаходиться на поверхні.
2. Теплонасос. В результаті термодинамічних процесів, що регулюють співвідношення температури і тиску, в ньому відбувається "посилення" тепла без допомоги яких-небудь нагрівальних елементів.
3. Тепловий контур, що виконує функцію звичайної системи опалення. Тепло в теплообміннику від замкнутого підземного контуру передається до відповідного замкнутому наземного тепловому контуру.

Він здійснює безпосередній обігрів приміщення, теплиці, басейну або може бути змонтований у вигляді антиобморожувачів.
Геотермальний зонд може бути одинарним (з однієї пари труб) або подвійним (з двох подвійних труб). У нижній його частині є з'єднання по U-подібному типу. При монтажі зонда в свердловину (з метою останньої) разом з ним поміщають трубу, по якій заливають бетонітоцементний розчин. Цим досягається контакт зонда з землею та ізоляція водоносних шарів.

Принцип роботи теплового насоса
Теплонасос витягає енергію з землі, води чи повітря. Основні компоненти його конструкції - це з'єднані в єдину ланцюг компресор, розширювальний клапан, випарник і конденсатор. Антифриз з водою (холодоагент), проходячи двічі через відповідне середовище, змінює свою температуру і тиск. При цьому він поглинає тепло, піднімаючись і стискаючись під дією компресора.
У результаті тертя молекул температура газу підвищується до 90 градусів з одночасним зростанням тиску. При контакті в конденсаторі з теплоносієм холодоагент віддає останнього більшу частину свого тепла. Після цього під тиском він надходить в розширювальний клапан, тиск різко падає, в результаті чого у випарник знову потрапляє вже газ. Його температура в результаті різкого розширення опускається нижче нуля. Газ знову поглинає тепло з середовища, наприклад, з грунту. Цикл замикається при черговому його надходженні в компресор.
Таким чином, споживана насосом електроенергія витрачається тільки на роботу компресора для циркуляції холодоагенту. Величина енергії, що витрачається співвідноситься з отриманої з грунту безкоштовно як 1:4.

При перевищенні температури води в тепловому контурі на поверхні в порівнянні з температурою середовища, в якій знаходиться геотермальний зонд, відбувається зворотний процес - охолодження повітря в приміщеннях будинку.
Переваги та недоліки геотермального опалення
Вже більше 70 років здійснюється розробка та удосконалення устаткування, що дозволяє використовувати теплову енергію Землі в промислових і побутових цілях. Особливо велику увагу приділяється цьому в західноєвропейських країнах і в США для теплопостачання будинків.

Наростає інтерес і в Україні до можливостей використання дешевої енергії в приватних будинках і в громадських приміщеннях, на дачних ділянках і в сільськогосподарських комплексах з метою:
• опалення та кондиціювання приміщень, пристрої "теплих підлог";
• гарячого водопостачання, підігріву та охолодження басейнів;
• підігріву грунту і повітря в теплицях, садових доріжок і місць автомобільних парковок;
• охолодження штучних ковзанок.

Перевагами геотермального опалення є:
• невичерпність і доступність безкоштовного джерела енергії;
• безпека (відсутність загрози пожежі, вибуху);
• відсутність запахів і шкідливих викидів, які завжди присутні в результаті спалювання палива, а значить - екологічність і безпеку для здоров'я людей;
• безшумність функціонування обладнання;
• незначність матеріальних витрат на обслуговування опалювальної системи;
• тривалий термін експлуатації (20 - 25 років).

Істотним недоліком є ціна на геотермальне опалення будинку: висока вартість теплового насоса і витрати, пов'язані з роботами з монтажу всієї системи.
Вартість геотермальних систем опалення горизонтального і водного типу значно менше.
Ціни на обладнання, монтаж і обслуговування системи теплопостачання газом менше, але незначно.
Доцільність застосування геотермального опалення приватного будинку
Прогресуючий зростання вартості на газ, рідкі та тверді енергоресурси, необхідність створення їх запасів в умовах автономного теплопостачання дозволяють зробити висновок про високу конкурентоспроможність геотермального теплопостачання індивідуального будинку. Відповідно до підрахунків фахівців безкоштовна геотермальна енергія окупає всі витрати, пов'язані з пристроєм цієї системи теплозабезпечення, приблизно протягом 3 - 5 років.

Слід врахувати і той факт, що геотермальний насос може в літній час використовуватися і з метою охолодження повітря, яке значно ефективніше звичайних кондиціонерів. Це також економить витрати на придбання спеціального обладнання і його функціонування.
Теплонасоси, використовувані для опалення приватного будинку, дозволяють також вирішити й питання отримання гарячої води. У цих цілях краще застосовувати апарати, в яких вбудована функція для її підготовки. Крім того, можна використовувати бойлери непрямого нагріву або спеціальні апарати для акумулювання тепла типу "бак в баку".
Таким чином, геотермальне опалення дозволяє вирішити і питання створення сприятливого мікроклімату в приміщеннях індивідуального будинку шляхом кондиціонування, і питання забезпечення гарячим водопостачанням.

Економія природних ресурсів, екологічна безпека та економічна окупність робить його найбільш ефективною альтернативою наявним системам життєзабезпечення.