Ґрунтовий теплообмінник один з головних компонентів геотермального теплового насоса. Тепловий насос отримує тепло Земних надр завдяки теплообміннику. А ефективність і надійність роботи теплового насоса безпосередньо залежить від правильного проектування і встановлення теплообмінника. На сьогоднішній день дуже велика кількість теплообмінників.
Усі їх можна розділити на кілька груп:
1. Горизонтальні теплообмінники або колектори. Ця група теплообмінників відрізняється дуже простим монтажем і малими фінансовими витратами. Однак з головних недоліків є те, що для монтажу таких пристроїв потрібні великі площі, де не буде будівель і насаджень. Теплообмінники встановлюються на глибині не промерзання грунту. Глибина залежить від місцевості і варіюється від 1 до 3м. Верхній шар грунту можна порівняти з акумулятором, тому що в ньому накопичується сонячне тепло. Але температура накопиченого тепла залежить від пори року, тому воно не постійне і коливається цілий рік. Такі коливання позначаються на ефективності насоса, адже на глибині близько 2м, річні коливання температури спостерігаються від +7 до +13 градусів. Отримання тепла з грунту залежить від багатьох характеристик таких як: площа, на якій розміщений теплообмінник, глибина установки, якість ґрунту та інші фактори. Щоб горизонтальний теплообмінник ефективно знімав тепло з грунту, труби повинні монтуватися на відстані не більше 0,7 м один від одного. Якщо теплообмінник складається з декількох контурів, то вони повинні бути приблизно однаковими за величиною.
2. Зонд або вертикальний теплообмінник. Він встановлюється на велику глибину від 20м до 300м. На такій великій глибині немає коливань температури, тому вона стабільна протягом року і не залежить від сезону (8-10º). Такий зонд великого розміру в діаметрі може сягати від 120 до 200мм. В якості зонда часто використовують трубу з пластику з діаметром 32мм. Для встановлення зонда потрібно пробурити свердловину. У неї встановлюється дві петлі зонда. Простір між петлями заповнюється спеціальною речовиною з високою теплопровідністю. Ефективність зонда більше ніж у колектора, але вона також залежить від якості і характеристик грунту (наявність грунтових вод, вологості грунту і т. д.).
Ця група теплообмінників стикається зі зниженням температури ґрунту через 2-3 роки їх використання. Це відбувається внаслідок того що хоч грунтове тепло і поновлюване джерело, але витрачання його відбувається швидше ніж воно може відновитися. Оптимальний час роботи насоса це 1800 годин на рік. Спостереження показали, що перші роки використання зонда температура ґрунту навколо зонда різко падає, проте далі щорічно зниження температури зменшується. Це впливає на ефективну роботу насоса. Якщо час річної роботи перевищує 1800 годин, то існує ризик зниження температури близько свердловини або взагалі промерзання окремих ділянок. А промерзання вже безпосередньо пов’язане з безпекою використання вертикального теплообмінника. Тому що під час промерзання окремих ділянок ґрунту, він зсідається, що може призвести до руйнування зонда і порушенню мікроклімату ґрунту.
3. Інші теплообмінники. До них можна віднести спіральні теплообмінники і кошикоподібні. Це схоже на гібрид двох попередніх груп. Такі теплообмінники мають властивості горизонтальних, а за методом установки як вертикальні теплообмінники. Але на відміну від вертикальних, вони укладаються на невелику глибину (до 5м).
