ปั๊มความร้อนจากแหล่งใต้ดิน (หรือปั๊มความร้อนใต้พิภพ ) คือระบบทำความร้อน/ความเย็นสำหรับอาคารที่ใช้ปั๊มความร้อน ชนิดหนึ่ง ในการถ่ายเทความร้อนจากใต้ดินหรือจากพื้นดิน โดยใช้ประโยชน์จากอุณหภูมิที่ค่อนข้างคงที่ของพื้นดินตลอดฤดูกาล ปั๊มความร้อนจากแหล่งใต้ดิน (GSHP) หรือปั๊มความร้อนใต้พิภพ (GHP) ซึ่งเป็นชื่อที่ใช้กันทั่วไปในอเมริกาเหนือ เป็นหนึ่งในเทคโนโลยีที่มีประสิทธิภาพด้านพลังงานมากที่สุดสำหรับการให้ความร้อนและความเย็น (HVAC) และการทำน้ำร้อนโดยใช้พลังงานน้อยกว่าเครื่องทำความร้อนไฟฟ้าแบบ ต้านทาน

ประสิทธิภาพจะแสดงเป็นค่าสัมประสิทธิ์ประสิทธิภาพ (CoP) ซึ่งโดยทั่วไปอยู่ในช่วง 3–6 หมายความว่าอุปกรณ์จะให้ความร้อน 3–6 หน่วยต่อหน่วยไฟฟ้าที่ใช้ ต้นทุนการติดตั้งจะสูงกว่าระบบทำความร้อนอื่นๆ เนื่องจากต้องติดตั้งท่อใต้ดินในพื้นที่ขนาดใหญ่หรือต้องเจาะรู ดังนั้นแหล่งความร้อนใต้ดินจึงมักติดตั้งเมื่อมีการสร้างอาคารชุดใหม่^{[ 1 ]}ปั๊มความร้อนจากแหล่งอากาศมีต้นทุนการติดตั้งต่ำกว่า แต่มี CoP ต่ำกว่าในสภาพอากาศที่หนาวจัดหรือร้อนจัด

ปั๊มความร้อนจากแหล่งใต้ดินใช้ประโยชน์จากความแตกต่างระหว่างอุณหภูมิโดยรอบและอุณหภูมิที่ระดับความลึกต่างๆ ในพื้นดิน

คุณสมบัติทางความร้อนของพื้นดินใกล้ผิวดิน^{[ 2 ] [ 3 ]}สามารถอธิบายได้ดังนี้:

• ในชั้นผิวดินจนถึงระดับความลึกประมาณ 1 เมตร อุณหภูมิจะมีความอ่อนไหวต่อแสงแดดและสภาพอากาศมาก
• ในชั้นดินตื้นที่ระดับความลึกประมาณ 8–20 เมตร (ขึ้นอยู่กับชนิดของดิน) มวลความร้อนของพื้นดินทำให้การเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิลดลงแบบทวีคูณตามความลึก จนกระทั่งใกล้เคียงกับอุณหภูมิเฉลี่ยของอากาศในพื้นที่นั้นๆ ในแต่ละปี นอกจากนี้ อุณหภูมิในชั้นดินตื้นยังช้ากว่าอุณหภูมิพื้นผิว ดังนั้นอุณหภูมิสูงสุดในชั้นดินตื้นจึงเกิดขึ้นประมาณ 6 เดือนหลังจากอุณหภูมิสูงสุดบนพื้นผิว
• ด้านล่างลงไป ในชั้นที่ลึกกว่านั้นอุณหภูมิจะคงที่ โดยเพิ่มขึ้นประมาณ 0.025 องศาเซลเซียสต่อเมตร ตามระดับความร้อนใต้พิภพ

"ความลึกของการแทรกซึม" ^{[ 3 ]}ถูกกำหนดให้เป็นความลึกที่ตัวแปรอุณหภูมิน้อยกว่า 0.01 ของการเปลี่ยนแปลงที่พื้นผิว ซึ่งขึ้นอยู่กับประเภทของดินด้วย:

เครื่องปั๊มความร้อนได้รับการอธิบายโดยลอร์ดเคลวินในปี พ.ศ. 2496 และได้รับการพัฒนาโดยปีเตอร์ ริตเตอร์ ฟอน ริตทิงเกอร์ในปี พ.ศ. 2498 ไฮน์ริช โซเอลลีได้จดสิทธิบัตรแนวคิดในการใช้เครื่องปั๊มความร้อนเพื่อดึงความร้อนจากพื้นดินในปี พ.ศ. 2455 ^{[ 4 ]}

หลังจากทดลองกับตู้แช่แข็ง โรเบิร์ต ซี. เว็บเบอร์ ได้สร้างปั๊มความร้อนจากแหล่งใต้ดินแบบแลกเปลี่ยนโดยตรง เครื่องแรก ในช่วงปลายทศวรรษ 1940 อย่างไรก็ตาม แหล่งข้อมูลต่างๆ มีความเห็นไม่ตรงกันเกี่ยวกับช่วงเวลาที่แน่นอนของการประดิษฐ์ของเขา^{[ 4 ] [ 5 ]}โครงการเชิงพาณิชย์ที่ประสบความสำเร็จครั้งแรกได้รับการติดตั้งในอาคารคอมมอนเวลธ์ (พอร์ตแลนด์ รัฐโอเรกอน)ในปี 1948 และได้รับการกำหนดให้เป็น สถาน ที่สำคัญทางประวัติศาสตร์ด้านวิศวกรรมเครื่องกลแห่งชาติโดยASME ^{[ 6 ]}ศาสตราจารย์คาร์ล นีลเซน แห่งมหาวิทยาลัยโอไฮโอสเตทได้สร้างรุ่นวงจรเปิดสำหรับที่อยู่อาศัยเครื่องแรกในบ้านของเขาในปี 1948 ^{[ 7 ]}

จากผลของวิกฤตการณ์น้ำมันในปี 1973ปั๊มความร้อนจากแหล่งใต้ดินจึงได้รับความนิยมในสวีเดน และได้รับความนิยมเพิ่มขึ้นอย่างช้าๆ ทั่วโลกนับตั้งแต่นั้นมา เนื่องจากเทคโนโลยีได้รับการพัฒนา ระบบแบบวงจรเปิดครองตลาดจนกระทั่งการพัฒนา ท่อ โพลีบิวทิลีนในปี 1979 ทำให้ระบบแบบวงจรปิดมีความคุ้มค่าทางเศรษฐกิจ^{[ 6 ]}

ณ ปี 2004 มีการติดตั้งเครื่องทำความร้อนมากกว่าหนึ่งล้านเครื่องทั่วโลก ให้กำลังความร้อน 12 GW โดยมีอัตราการเติบโต 10% ต่อปี^{[ 8 ]}ในแต่ละปี (ณ ปี 2011/2004 ตามลำดับ) มีการติดตั้งเครื่องทำความร้อนประมาณ 80,000 เครื่องในสหรัฐอเมริกา^{[ 9 ]}และ 27,000 เครื่องในสวีเดน^{[ 8 ]}ในฟินแลนด์ เครื่องปั๊มความร้อนใต้ดินเป็นระบบทำความร้อนที่นิยมใช้มากที่สุดสำหรับบ้านเดี่ยวหลังใหม่ระหว่างปี 2006 ถึง 2011 โดยมีส่วนแบ่งการตลาดเกิน 40% ^{[ 10 ]}ในปี 2021 เครื่องปั๊มความร้อนคิดเป็น 10% ของยอดขายอุปกรณ์ทำความร้อนทั่วโลก^{[ 11 ]}

ในสหราชอาณาจักรโครงการอัพเกรดหม้อไอน้ำปี 2022 ได้ผลักดันความต้องการปั๊มความร้อนจากแหล่งใต้ดิน^{[ 12 ]}ในปี 2023 มีการติดตั้งปั๊มความร้อนจากแหล่งใต้ดินจำนวน 2,469 เครื่องในสหราชอาณาจักร^{[ 13 ]}โครงการนี้จะสิ้นสุดลงในปี 2027 ^{[ 12 ]}

ปั๊มความร้อนเป็นอุปกรณ์หลักที่ใช้ในการทำความร้อนและความเย็นของอาคาร โดยปกติแล้วจะมีอยู่สองประเภทหลักๆ ดังนี้:

ปั๊มความร้อน แบบของเหลวต่อน้ำ (หรือเรียกว่าแบบน้ำต่อน้ำ ) เป็น ระบบ ไฮดรอลิกที่ส่งความร้อนหรือความเย็นผ่านท่อไปยังหม้อน้ำแบบดั้งเดิมระบบทำความร้อนใต้พื้นหม้อน้ำติดผนังและถังเก็บน้ำร้อนปั๊มความร้อนเหล่านี้ยังนิยมใช้สำหรับทำความร้อนสระว่ายน้ำด้วย โดยทั่วไปแล้ว ปั๊มความร้อนจะทำความร้อนน้ำได้อย่างมีประสิทธิภาพเพียงประมาณ 55 °C (131 °F) ในขณะที่หม้อไอน้ำโดยทั่วไปทำงานที่อุณหภูมิ 65–95 °C (149–203 °F) ขนาดของหม้อน้ำที่ออกแบบมาสำหรับอุณหภูมิสูงที่ทำได้โดยหม้อไอน้ำอาจเล็กเกินไปสำหรับการใช้งานกับปั๊มความร้อน จึงจำเป็นต้องเปลี่ยนเป็นหม้อน้ำขนาดใหญ่ขึ้นเมื่อทำการปรับปรุงบ้านจากหม้อไอน้ำเป็นปั๊มความร้อน เมื่อใช้สำหรับการทำความเย็น อุณหภูมิของน้ำที่ไหลเวียนจะต้องอยู่เหนือจุดน้ำค้างเพื่อให้แน่ใจว่าความชื้นในบรรยากาศจะไม่ควบแน่นบนหม้อน้ำ

ปั๊มความร้อนแบบของเหลวต่ออากาศ (หรือเรียกว่าแบบ น้ำต่ออากาศ ) สร้างความร้อนโดยการเป่าลม และมักใช้เพื่อทดแทนเตาเผาแบบเป่าลมและระบบปรับอากาศส่วนกลางแบบเดิม มีหลายแบบให้เลือกใช้ เช่น ระบบแยกส่วน ระบบความเร็วสูง และระบบไร้ท่อ ปั๊มความร้อนไม่สามารถทำอุณหภูมิของของเหลวได้สูงเท่ากับเตาเผาแบบดั้งเดิม ดังนั้นจึงต้องการอัตราการไหลของอากาศที่สูงกว่าเพื่อชดเชย เมื่อทำการปรับปรุงบ้านพักอาศัย ท่อลมที่มีอยู่เดิมอาจต้องขยายให้ใหญ่ขึ้นเพื่อลดเสียงรบกวนจากการไหลของอากาศที่สูงขึ้น

ปั๊มความร้อนจากแหล่งใต้ดินใช้เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนใต้ดินที่สัมผัสกับพื้นดินหรือน้ำใต้ดินเพื่อดึงหรือกระจายความร้อน การออกแบบที่ไม่ถูกต้องอาจทำให้ระบบแข็งตัวหลังจากผ่านไปหลายปีหรือทำให้ระบบทำงานได้อย่างไม่มีประสิทธิภาพ ดังนั้นการออกแบบระบบที่ถูกต้องจึงมีความสำคัญต่อระบบที่ประสบความสำเร็จ^{[ 14 ]}

ท่อสำหรับระบบหมุนเวียนน้ำใต้ดินมักทำจาก ท่อ โพลีเอทิลีนความหนาแน่นสูงและบรรจุส่วนผสมของน้ำและสารป้องกันการแข็งตัว ( โพรพิลีนไกลคอลแอลกอฮอล์แปลงสภาพหรือเมทานอล ) โมโนโพรพิลีนไกลคอลมีศักยภาพในการทำลายล้างน้อยที่สุดเมื่ออาจรั่วไหลลงสู่พื้นดิน ดังนั้นจึงเป็นสารป้องกันการแข็งตัวเพียงชนิดเดียวที่ได้รับอนุญาตให้ใช้ในแหล่งน้ำใต้ดินในหลายประเทศในยุโรป

แนวนอน

ระบบแลกเปลี่ยนความร้อนแบบวงปิดแนวนอนประกอบด้วยท่อที่วางเรียงกันเป็นระนาบในพื้นดิน โดยจะ ขุด ร่อง ลึก ยาวกว่าระดับน้ำแข็งและวางขดลวดรูปตัวยูหรือขดลวดแบบสปริงไว้ในร่องเดียวกัน เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแนวนอนตื้นๆ ลึก 3–8 ฟุต (0.91–2.44 เมตร) จะประสบกับวัฏจักรของอุณหภูมิตามฤดูกาลเนื่องจากความร้อนจากแสงอาทิตย์และการสูญเสียความร้อนจากการถ่ายเทไปยังอากาศโดยรอบที่ระดับพื้นดิน วัฏจักรของอุณหภูมิเหล่านี้จะช้ากว่าฤดูกาลเนื่องจากความเฉื่อยทางความร้อน ดังนั้นเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนจะเก็บเกี่ยวความร้อนจากแสงอาทิตย์ได้หลายเดือนก่อนหน้านี้ ในขณะที่ถูกกดทับด้วยความเย็นสะสมในช่วงปลายฤดูหนาวและฤดูใบไม้ผลิ ระบบที่อยู่ในพื้นดินเปียกหรือในน้ำโดยทั่วไปจะมีประสิทธิภาพมากกว่าระบบวงปิดในพื้นดินแห้ง เนื่องจากน้ำนำและเก็บความร้อนได้ดีกว่าของแข็งในทรายหรือดิน หากพื้นดินแห้งตามธรรมชาติ อาจฝังสายยางรดน้ำไว้กับวงปิดเพื่อรักษาความชุ่มชื้น

แนวตั้ง

ระบบแนวตั้งประกอบด้วยหลุมเจาะจำนวนหนึ่งที่มีความลึกประมาณ 50 ถึง 400 ฟุต (15–122 เมตร) ซึ่งติดตั้งท่อรูปตัวยูไว้ภายใน โดยมีของเหลวที่นำความร้อนซึ่งดูดซับ (หรือปล่อย) ความร้อนจาก (หรือไปยัง) พื้นดินไหลเวียนอยู่^{[ 15 ] [ 16 ]}หลุมเจาะจะเว้นระยะห่างกันอย่างน้อย 5–6 เมตร และความลึกขึ้นอยู่กับลักษณะของพื้นดินและอาคาร หรืออีกทางหนึ่ง ท่ออาจถูกรวมเข้ากับเสาเข็มฐานรากที่ใช้ในการรองรับอาคาร ระบบแนวตั้งอาศัยการเคลื่อนย้ายความร้อนจากธรณีวิทยาโดยรอบ เว้นแต่จะมีการเติมความร้อนใหม่ในช่วงฤดูร้อนและในช่วงเวลาอื่น ๆ เมื่อมีความร้อนส่วนเกิน ระบบแนวตั้งมักใช้ในกรณีที่มีพื้นที่ไม่เพียงพอสำหรับระบบแนวนอน

ท่อคู่ในหลุมจะเชื่อมต่อกันด้วยตัวเชื่อมต่อรูปตัว U ที่ด้านล่างของหลุม หรือประกอบด้วยท่อโพลีเอทิลีนความหนาแน่นสูง (HDPE) ขนาดเล็กสองท่อที่หลอมรวมกันด้วยความร้อนเพื่อสร้างส่วนโค้งรูปตัว U ที่ด้านล่าง^{[ 17 ]}ช่องว่างระหว่างผนังของหลุมเจาะและท่อรูปตัว U มักจะถูกอุดด้วยวัสดุอุดรอยรั่วจนเต็ม หรือในบางกรณีอาจเติมน้ำบาดาลเพียงบางส่วน^{[ 18 ]}ตัวอย่างเช่น บ้านเดี่ยวที่ต้องการกำลังการทำความร้อน 10 กิโลวัตต์ (3 ตัน ) อาจต้องใช้หลุมเจาะสามหลุมที่มีความลึก 80 ถึง 110 เมตร (260 ถึง 360 ฟุต) ^{[ 19 ]}

การเจาะแบบรัศมีหรือแบบกำหนดทิศทาง

อีกทางเลือกหนึ่งนอกเหนือจากการขุดร่อง คือการวางท่อโดยใช้การเจาะแนวนอน ขนาดเล็ก (mini-HDD) เทคนิคนี้สามารถวางท่อใต้สนามหญ้า ทางเดินรถ สวน หรือสิ่งปลูกสร้างอื่นๆ โดยไม่รบกวนสิ่งเหล่านั้น และมีค่าใช้จ่ายอยู่ระหว่างการขุดร่องและการเจาะแนวตั้ง ระบบนี้ยังแตกต่างจากการเจาะแนวนอนและแนวตั้งตรงที่ติดตั้งท่อจากห้องกลางห้องเดียว ซึ่งช่วยลดพื้นที่ที่ต้องการลงได้อีก การเจาะแบบรัศมีมักติดตั้งภายหลัง (หลังจากสร้างอาคารเสร็จแล้ว) เนื่องจากอุปกรณ์ที่ใช้มีขนาดเล็กและสามารถเจาะใต้สิ่งปลูกสร้างที่มีอยู่ได้

วงจรเปิด

ในระบบแบบเปิด (เรียกอีกอย่างว่าปั๊มความร้อนน้ำบาดาล) วงจรทุติยภูมิจะสูบน้ำธรรมชาติจากบ่อหรือแหล่งน้ำเข้าไปในเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนภายในปั๊มความร้อน เนื่องจากเคมีของน้ำไม่ได้รับการควบคุม อุปกรณ์อาจต้องได้รับการปกป้องจากการกัดกร่อนโดยการใช้โลหะที่แตกต่างกันในเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนและปั๊มตะกรันอาจ ทำให้ ระบบสกปรก เมื่อเวลาผ่านไปและต้องทำความสะอาดด้วยกรดเป็นระยะ ปัญหานี้เป็นปัญหาที่พบได้บ่อยในระบบทำความเย็นมากกว่าระบบทำความร้อน ^{[ 20 ]}ระบบบ่อน้ำแบบเสาตั้งเป็นระบบแบบเปิดชนิดพิเศษที่ดึงน้ำจากก้นบ่อหินลึก ผ่านปั๊มความร้อน และส่งกลับไปยังด้านบนของบ่อ^{[ 21 ]}เขตอำนาจศาลจำนวนมากขึ้นเรื่อยๆ ได้ออกกฎหมายห้ามระบบแบบเปิดที่ระบายขึ้นสู่ผิวดิน เนื่องจากอาจทำให้แหล่งน้ำบาดาล แห้ง หรือ ปน เปื้อนบ่อน้ำ ซึ่งบังคับให้ใช้บ่อน้ำฉีดที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมมากขึ้นหรือระบบแบบปิด

บ่อน้ำ

วงจรบ่อปิดประกอบด้วยขดลวดท่อที่คล้ายกับสปริงที่ติดอยู่กับโครงและตั้งอยู่ที่ด้านล่างของบ่อหรือแหล่งน้ำที่มีขนาดเหมาะสม บ่อเทียมถูกใช้เป็นแหล่งเก็บความร้อน (มีประสิทธิภาพสูงถึง 90%) ใน โรงงาน ทำความร้อนพลังงานแสงอาทิตย์ส่วนกลาง บางแห่ง ซึ่งต่อมาจะดึงความร้อนออกมา (คล้ายกับการเก็บความร้อนใต้ดิน) ผ่านปั๊มความร้อนขนาดใหญ่เพื่อจ่าย ความร้อน ให้ กับ ระบบทำความร้อนส่วนกลาง^{[ 22 ] [ 23 ]}

การแลกเปลี่ยนโดยตรง (DX)

ปั๊มความร้อนใต้พิภพแบบแลกเปลี่ยนความร้อนโดยตรง (DX) เป็นเทคโนโลยีปั๊มความร้อนใต้พิภพแบบเก่าที่สุด โดยสารทำความเย็นจะไหลผ่านวงจรใต้ดินโดยตรง เทคโนโลยีนี้ได้รับการพัฒนาขึ้นในช่วงทศวรรษ 1980 แต่ประสบปัญหาเกี่ยวกับ ระบบการจัดการ สารทำความเย็นและน้ำมัน โดยเฉพาะอย่างยิ่งหลังจากที่ห้ามใช้สารทำความเย็น CFCในปี 1989 และปัจจุบันระบบ DX จึงไม่ค่อยได้ใช้แล้ว

เนื่องจากความรู้ทางเทคนิคและอุปกรณ์ที่จำเป็นในการออกแบบและกำหนดขนาดระบบให้เหมาะสม (และติดตั้งท่อหากจำเป็นต้องใช้การหลอมความร้อน) การติดตั้งระบบ GSHP จึงต้องอาศัยบริการจากผู้เชี่ยวชาญ ผู้ติดตั้งหลายรายได้เผยแพร่ภาพแบบเรียลไทม์ของประสิทธิภาพระบบในชุมชนออนไลน์ของการติดตั้งที่อยู่อาศัยเมื่อเร็วๆ นี้ สมาคมปั๊มความร้อนจากแหล่งใต้ดินระหว่างประเทศ ( IGSHPA ) ^{[ 24 ]}องค์กรแลกเปลี่ยนความร้อนใต้ดิน (GEO) ^{[ 25 ]}กลุ่มพันธมิตรแลกเปลี่ยนความร้อนใต้ดินของแคนาดา และสมาคมปั๊มความร้อนจากแหล่งใต้ดินได้จัดทำรายชื่อผู้ติดตั้งที่มีคุณสมบัติเหมาะสมในสหรัฐอเมริกา แคนาดา และสหราชอาณาจักร^{[ 26 ]}นอกจากนี้ การวิเคราะห์โดยละเอียดเกี่ยวกับค่าการนำความร้อนของดินสำหรับระบบแนวนอนและค่าการนำความร้อนของชั้นหินสำหรับระบบแนวตั้งโดยทั่วไปจะส่งผลให้ระบบได้รับการออกแบบอย่างแม่นยำยิ่งขึ้นและมีประสิทธิภาพสูงขึ้น^{[ 27 ]}

โดยทั่วไป ประสิทธิภาพการทำความเย็นจะแสดงในหน่วย BTU/ชม./วัตต์ ในรูปของอัตราส่วนประสิทธิภาพพลังงาน (EER) ในขณะที่ประสิทธิภาพการทำความร้อนจะลดลงเหลือหน่วยไร้มิติในรูปของสัมประสิทธิ์ประสิทธิภาพ (COP) ปัจจัยการแปลงคือ 3.41 BTU/ชม./วัตต์ เนื่องจากปั๊มความร้อนเคลื่อนย้ายพลังงานความร้อนได้มากกว่าพลังงานไฟฟ้าที่ใช้ถึงสามถึงห้าเท่า ดังนั้นผลผลิตพลังงานทั้งหมดจึงมากกว่าพลังงานไฟฟ้าที่ป้อนเข้าไปมาก ส่งผลให้ประสิทธิภาพความร้อนสุทธิมากกว่า 300% เมื่อเทียบกับความร้อนไฟฟ้าแบบแผ่รังสีที่มีประสิทธิภาพ 100% เตาเผาแบบดั้งเดิมและเครื่องทำความร้อนไฟฟ้าไม่สามารถมีประสิทธิภาพเกิน 100% ได้ ปั๊มความร้อนจากแหล่งใต้ดินสามารถลดการใช้พลังงาน และการปล่อยมลพิษทางอากาศที่เกี่ยวข้องได้มากถึง 72% เมื่อเทียบกับการทำความร้อนด้วยความต้านทานไฟฟ้าโดยใช้อุปกรณ์ปรับอากาศมาตรฐาน^{[ 28 ]}

คอมเพรสเซอร์ที่มีประสิทธิภาพ คอมเพรสเซอร์แบบปรับความเร็วได้ และเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนขนาดใหญ่ ล้วนมีส่วนช่วยเพิ่มประสิทธิภาพของปั๊มความร้อน ปั๊มความร้อนจากแหล่งความร้อนใต้ดินสำหรับที่อยู่อาศัยในท้องตลาดปัจจุบันมีค่า COP มาตรฐานตั้งแต่ 2.4 ถึง 5.0 และค่า EER ตั้งแต่ 10.6 ถึง 30 ^{[ 29 ] [ 30 ]}เพื่อให้มีคุณสมบัติได้รับ ฉลาก Energy Starปั๊มความร้อนต้องมีค่า COP และ EER ขั้นต่ำตามที่กำหนด ซึ่งขึ้นอยู่กับประเภทของเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนใต้ดิน สำหรับระบบวงปิด ค่า COP สำหรับการทำความร้อนตามมาตรฐาน ISO 13256-1 ต้องมากกว่าหรือเท่ากับ 3.3 และค่า EER สำหรับการทำความเย็นต้องมากกว่าหรือเท่ากับ 14.1 ^{[ 31 ]}

มาตรฐาน ARI 210 และ 240 กำหนดอัตราส่วนประสิทธิภาพพลังงานตามฤดูกาล (SEER) และปัจจัยประสิทธิภาพการทำความร้อนตามฤดูกาล (HSPF) เพื่อพิจารณาผลกระทบของการเปลี่ยนแปลงตามฤดูกาลต่อปั๊มความร้อนจากแหล่งอากาศ ตัวเลขเหล่านี้โดยปกติแล้วไม่สามารถนำไปใช้ได้และไม่ควรนำไปเปรียบเทียบกับการจัดอันดับปั๊มความร้อนจากแหล่งใต้ดิน อย่างไรก็ตามกระทรวงทรัพยากรธรรมชาติของแคนาดาได้ปรับวิธีการนี้เพื่อคำนวณค่า HSPF ที่ปรับตามฤดูกาลโดยทั่วไปสำหรับปั๊มความร้อนจากแหล่งใต้ดินในแคนาดา^{[ 19 ]}ค่า HSPF ของ NRC อยู่ในช่วง 8.7 ถึง 12.8 BTU/ชม./วัตต์ (2.6 ถึง 3.8 ในปัจจัยไร้มิติ หรือ 255% ถึง 375% ประสิทธิภาพการใช้ไฟฟ้าเฉลี่ยตามฤดูกาล) สำหรับภูมิภาคที่มีประชากรหนาแน่นที่สุดของแคนาดา

เพื่อให้สามารถเปรียบเทียบเครื่องปั๊มความร้อนแต่ละชนิดได้อย่างอิสระจากส่วนประกอบอื่นๆ ของระบบสถาบันสารทำความเย็นแห่งอเมริกา (ARI) และองค์การมาตรฐานสากล ( ISO) ได้กำหนดเงื่อนไขการทดสอบมาตรฐานไว้ มาตรฐาน ARI 330 มีไว้สำหรับเครื่องปั๊มความร้อนแบบวงปิดที่ใช้แหล่งความร้อนจากใต้ดิน โดยกำหนดอุณหภูมิน้ำในวงจรทุติยภูมิไว้ที่ 25 °C (77 °F) สำหรับการปรับอากาศ และ 0 °C (32 °F) สำหรับการทำความร้อน ซึ่งเป็นอุณหภูมิทั่วไปของการติดตั้งในภาคเหนือของสหรัฐอเมริกา มาตรฐาน ARI 325 มีไว้สำหรับเครื่องปั๊มความร้อนแบบวงเปิดที่ใช้แหล่งความร้อนจากใต้ดิน โดยมีชุดค่ากำลังไฟฟ้าสองชุดสำหรับอุณหภูมิน้ำใต้ดินที่ 10 °C (50 °F) และ 21 °C (70 °F) ARI 325 จัดสรรปริมาณไฟฟ้าสำหรับการสูบน้ำมากกว่า ARI 330 มาตรฐานทั้งสองนี้ไม่ได้คำนึงถึงความผันแปรตามฤดูกาล มาตรฐาน ARI 870 มีไว้สำหรับเครื่องปั๊มความร้อนแบบแลกเปลี่ยนความร้อนโดยตรงที่ใช้แหล่งความร้อนจากใต้ดินASHRAEเปลี่ยนไปใช้ ISO 13256–1 ในปี 2544 ซึ่งแทนที่ ARI 320, 325 และ 330 มาตรฐาน ISO ใหม่นี้ทำให้ได้คะแนนที่สูงขึ้นเล็กน้อย เนื่องจากไม่ได้จัดสรรงบประมาณด้านไฟฟ้าสำหรับปั๊มน้ำอีกต่อไป^{[ 29 ]}

ดินที่ปราศจากการเพิ่มหรือลดความร้อนเทียม และอยู่ลึกหลายเมตรขึ้นไป จะคงอุณหภูมิไว้ค่อนข้างคงที่ตลอดทั้งปี อุณหภูมินี้จะเทียบเท่ากับอุณหภูมิเฉลี่ยของอากาศในแต่ละปีของสถานที่นั้นๆ ซึ่งโดยทั่วไปจะอยู่ที่ 7–12 องศาเซลเซียส (45–54 องศาฟาเรนไฮต์) ที่ความลึก 6 เมตร (20 ฟุต) ในภาคเหนือของสหรัฐอเมริกา เนื่องจากอุณหภูมินี้จะคงที่มากกว่าอุณหภูมิของอากาศตลอดทุกฤดูกาล ปั๊มความร้อนจากแหล่งใต้ดินจึงทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพมากกว่าเครื่องปรับอากาศและปั๊มความร้อนจากแหล่งอากาศในช่วงอุณหภูมิอากาศที่สูงหรือต่ำมาก

ความท้าทายในการทำนายการตอบสนองทางความร้อนของเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนใต้ดิน (GHE) ^{[ 32 ]}คือความหลากหลายของมาตราส่วนเวลาและพื้นที่ที่เกี่ยวข้อง มาตราส่วนพื้นที่สี่มาตราส่วนและมาตราส่วนเวลาแปดมาตราส่วนเกี่ยวข้องกับการถ่ายเทความร้อนของ GHE มาตราส่วนพื้นที่แรกที่มีความสำคัญในทางปฏิบัติคือเส้นผ่านศูนย์กลางของหลุมเจาะ (~ 0.1 ม.) และเวลาที่เกี่ยวข้องจะอยู่ในช่วงประมาณ 1 ชั่วโมง ซึ่งในช่วงเวลานั้นผลกระทบของความจุความร้อนของวัสดุถมกลับมีความสำคัญ มาตราส่วนพื้นที่ที่สำคัญลำดับที่สองคือระยะครึ่งหนึ่งระหว่างหลุมเจาะที่อยู่ติดกันสองหลุม ซึ่งอยู่ในช่วงประมาณหลายเมตร เวลาที่สอดคล้องกันจะอยู่ในช่วงประมาณหนึ่งเดือน ซึ่งในช่วงเวลานั้นปฏิสัมพันธ์ทางความร้อนระหว่างหลุมเจาะที่อยู่ติดกันมีความสำคัญ มาตราส่วนพื้นที่ที่ใหญ่ที่สุดอาจมีขนาดหลายสิบเมตรหรือมากกว่านั้น เช่น ความยาวครึ่งหนึ่งของหลุมเจาะและมาตราส่วนแนวนอนของกลุ่ม GHE มาตราส่วนเวลาที่เกี่ยวข้องนั้นยาวนานเท่ากับอายุการใช้งานของ GHE (หลายทศวรรษ) ^{[ 33 ]}

การเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิของพื้นดินในระยะสั้นแบบรายชั่วโมงมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการวิเคราะห์พลังงานของระบบปั๊มความร้อนจากแหล่งความร้อนใต้ดิน และเพื่อการควบคุมและการทำงานที่เหมาะสมที่สุด ในทางตรงกันข้าม การเปลี่ยนแปลงในระยะยาวจะเป็นตัวกำหนดความเป็นไปได้โดยรวมของระบบจากมุมมองของวงจรชีวิต

คำถามหลักที่วิศวกรอาจถามในขั้นตอนแรกของการออกแบบระบบแลกเปลี่ยนความร้อนใต้ดิน (GHE) คือ (ก) อัตราการถ่ายเทความร้อนของ GHE เป็นฟังก์ชันของเวลาเท่าใด เมื่อกำหนดความแตกต่างของอุณหภูมิระหว่างของเหลวที่ไหลเวียนกับพื้นดิน และ (ข) ความแตกต่างของอุณหภูมิเป็นฟังก์ชันของเวลาเท่าใด เมื่อกำหนดอัตราการแลกเปลี่ยนความร้อนที่ต้องการ ในภาษาของการถ่ายเทความร้อน คำถามทั้งสองอาจแสดงได้ดังนี้ ${\displaystyle q_{l}=[T_{f}(t)-T_{0}]/R(t)}$

โดยที่T _fคืออุณหภูมิเฉลี่ยของของเหลวที่ไหลเวียน, T ₀คืออุณหภูมิที่แท้จริงของพื้นดินที่ไม่ถูกรบกวน, q _lคืออัตราการถ่ายเทความร้อนของ GHE ต่อหน่วยเวลาต่อหน่วยความยาว (W/m) และRคือความต้านทานความร้อนรวม (m ^. K/W) R ( t ) มักเป็นตัวแปรที่ไม่ทราบค่าซึ่งจำเป็นต้องหาค่าโดยการวิเคราะห์การถ่ายเทความร้อน แม้ว่าR ( t ) จะเป็นฟังก์ชันของเวลา แต่แบบจำลองเชิงวิเคราะห์จะแยกมันออกเป็นส่วนที่ไม่ขึ้นกับเวลาและส่วนที่ขึ้นกับเวลาเพื่อลดความซับซ้อนของการวิเคราะห์

แบบจำลองต่างๆ สำหรับ R ที่ไม่ขึ้นกับเวลาและขึ้นกับเวลาสามารถพบได้ในเอกสารอ้างอิง^{[ 15 ] [ 16 ]}นอกจากนี้ มักจะมี การทดสอบการตอบสนองทางความร้อนเพื่อทำการวิเคราะห์เชิงกำหนดของค่าการนำความร้อนของพื้นดินเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพขนาดของลูปฟิลด์ โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับไซต์เชิงพาณิชย์ขนาดใหญ่ (เช่น มากกว่า 10 บ่อ)

ประสิทธิภาพของปั๊มความร้อนจากแหล่งใต้ดินสามารถปรับปรุงได้อย่างมากโดยการใช้พลังงานความร้อนตามฤดูกาลและการถ่ายเทความร้อนระหว่างฤดูกาล^{[ 34 ]}ความร้อนที่ถูกดักจับและเก็บไว้ในธนาคารความร้อนในช่วงฤดูร้อนสามารถนำกลับมาใช้ได้อย่างมีประสิทธิภาพในฤดูหนาว ประสิทธิภาพการเก็บความร้อนจะเพิ่มขึ้นตามขนาด ดังนั้นข้อได้เปรียบนี้จึงมีความสำคัญมากที่สุดในระบบ ทำความร้อนเชิงพาณิชย์หรือระบบ ทำความร้อนส่วนกลาง

ระบบ Geosolar combisystemsถูกนำมาใช้ในการให้ความร้อนและความเย็นแก่เรือนกระจกโดยใช้แหล่งน้ำบาดาลสำหรับการจัดเก็บความร้อน^{[ 23 ] [ 35 ]}ในฤดูร้อน เรือนกระจกจะถูกทำให้เย็นลงด้วยน้ำบาดาลเย็น ซึ่งจะทำให้น้ำในแหล่งน้ำบาดาลร้อนขึ้นและสามารถกลายเป็นแหล่งความร้อนสำหรับทำความร้อนในฤดูหนาวได้^{[ 35 ] [ 36 ]}การผสมผสานระหว่างการจัดเก็บความเย็นและความร้อนกับปั๊มความร้อนสามารถรวมเข้ากับการควบคุมน้ำ/ความชื้นได้ หลักการเหล่านี้ถูกนำมาใช้เพื่อให้ความร้อนและความเย็นหมุนเวียน^{[ 37 ]}แก่อาคารทุกประเภท

นอกจากนี้ ประสิทธิภาพของระบบปั๊มความร้อนขนาดเล็กที่มีอยู่แล้วยังสามารถปรับปรุงได้โดยการเพิ่มแผงรับแสงอาทิตย์ขนาดใหญ่ราคาถูกที่บรรจุน้ำ ซึ่งสามารถติดตั้งในลานจอดรถที่จะปรับปรุงใหม่ หรือในผนังหรือหลังคาโดยการติดตั้ง ท่อ PE ขนาด 1 นิ้ว เข้าไปในชั้นนอกสุด

สำนักงานคุ้มครองสิ่งแวดล้อมแห่งสหรัฐอเมริกา (EPA) เรียกปั๊มความร้อนจากแหล่งใต้ดินว่าเป็นระบบปรับอากาศที่มีประสิทธิภาพด้านพลังงาน สะอาดต่อสิ่งแวดล้อม และคุ้มค่าที่สุด^{[ 38 ]}ปั๊มความร้อนมีศักยภาพในการลดการปล่อยมลพิษอย่างมีนัยสำคัญในกรณีที่ไฟฟ้าผลิตจากแหล่งพลังงานหมุนเวียน

ระบบปั๊ความร้อนใต้ดินมีประสิทธิภาพทางความร้อนสูงเป็นเลิศและไม่ปล่อยมลพิษในพื้นที่ แต่กระแสไฟฟ้าที่ใช้ประกอบด้วยส่วนประกอบที่มีการปล่อยก๊าซเรือนกระจกสูง เว้นแต่จะเป็น พลังงาน หมุนเวียน 100% ดังนั้น ผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมจึงขึ้นอยู่กับลักษณะของกระแสไฟฟ้าและทางเลือกอื่นๆ ที่มีอยู่

การประหยัดการปล่อยก๊าซเรือนกระจกจากปั๊มความร้อนเมื่อเทียบกับเตาเผาแบบดั้งเดิมสามารถคำนวณได้จากสูตรต่อไปนี้: ^{[ 42 ]}

${\displaystyle {\text{การออมก๊าซเรือนกระจก}}=\mathrm {HL} \left({\frac {\mathrm {FI} }{\mathrm {AFUE} \times 1000{\frac {\mathrm {kg} }{\mathrm {ton} }}}}-{\frac {\mathrm {EI} }{\mathrm {COP} \times 3600{\frac {\คณิตศาสตร์ {sec} }{\คณิตศาสตร์ {hr} }}}}\right)}$

• HL = ภาระความร้อนตามฤดูกาล ≈ 80 GJ/ปี สำหรับบ้านเดี่ยวสมัยใหม่ในภาคเหนือของสหรัฐอเมริกา
• FI = ความเข้มข้นของการปล่อยก๊าซเรือนกระจกจากเชื้อเพลิง = 50 กก.(CO₂ ₎ /กิกะจูล สำหรับก๊าซธรรมชาติ, 73 สำหรับน้ำมันเชื้อเพลิง, 0 สำหรับพลังงานหมุนเวียน 100% เช่น พลังงานลม พลังงานน้ำ พลังงานแสงอาทิตย์ หรือพลังงานความร้อนจากแสงอาทิตย์
• AFUE = ประสิทธิภาพของเตาเผา ≈ 95% สำหรับเตาเผาแบบควบแน่น สมัยใหม่
• COP = ค่าสัมประสิทธิ์ประสิทธิภาพของปั๊มความร้อน ≈ 3.2 ปรับตามฤดูกาลสำหรับปั๊มความร้อนในภาคเหนือของสหรัฐอเมริกา
• EI = ความเข้มข้นของการปล่อยก๊าซเรือนกระจกจากการผลิตไฟฟ้า ≈ 200–800 ตัน (CO2 ₎ /GWh ขึ้นอยู่กับสัดส่วนของโรงไฟฟ้าในภูมิภาค (ถ่านหิน เทียบกับ ก๊าซธรรมชาติ เทียบกับ นิวเคลียร์ พลังน้ำ ลม และพลังงานแสงอาทิตย์)

เครื่องปั๊มความร้อนจากใต้ดินปล่อยก๊าซเรือนกระจกน้อยกว่าเครื่องปรับอากาศ เตาเผาน้ำมัน และเครื่องทำความร้อนไฟฟ้าเสมอ แต่เตาเผาก๊าซธรรมชาติอาจแข่งขันได้ขึ้นอยู่กับความเข้มข้นของก๊าซเรือนกระจกจากระบบไฟฟ้าในพื้นที่นั้นๆ ในประเทศอย่างแคนาดาและรัสเซียที่มีโครงสร้างพื้นฐานด้านไฟฟ้าที่ปล่อยก๊าซเรือนกระจกต่ำ เครื่องปั๊มความร้อนสำหรับที่อยู่อาศัยอาจช่วยลดการปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ได้ 5 ตันต่อปีเมื่อเทียบกับเตาเผาน้ำมัน หรือประมาณเท่ากับการนำรถยนต์นั่งส่วนบุคคลโดยเฉลี่ยออกจากท้องถนน แต่ในเมืองอย่างปักกิ่งหรือพิตต์สเบิร์กที่พึ่งพาถ่านหินในการผลิตไฟฟ้าเป็นอย่างมาก เครื่องปั๊มความร้อนอาจส่งผลให้เกิดการปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์มากกว่าเตาเผาก๊าซธรรมชาติ 1 หรือ 2 ตัน อย่างไรก็ตาม สำหรับพื้นที่ที่ไม่มีโครงสร้างพื้นฐานด้านก๊าซธรรมชาติของบริษัทสาธารณูปโภค ก็ไม่มีทางเลือกที่ดีกว่านี้อีกแล้ว

ของเหลวที่ใช้ในวงจรปิดอาจได้รับการออกแบบให้ย่อยสลายได้ทางชีวภาพและไม่เป็นพิษ แต่สารทำความเย็นที่ใช้ในตู้ปั๊มความร้อนและในวงจรแลกเปลี่ยนโดยตรงนั้น จนกระทั่งเมื่อไม่นานมานี้ คือคลอโรไดฟลูออโรมีเทนซึ่งเป็นสารที่ทำลายโอโซน^{[ 29 ]}แม้ว่าจะไม่เป็นอันตรายในขณะที่ถูกกักเก็บไว้ แต่การรั่วไหลและการกำจัดที่ไม่เหมาะสมเมื่อสิ้นสุดอายุการใช้งานมีส่วนทำให้รูโอโซน ขยายใหญ่ขึ้น สำหรับการก่อสร้างใหม่ สารทำความเย็นนี้กำลังถูกทยอยเลิกใช้และหันมาใช้ R410Aซึ่งเป็นก๊าซเรือนกระจกที่เป็นมิตรกับโอโซนแต่มีฤทธิ์รุนแรงแทนระบบวงจรเปิด (เช่น ระบบที่ดึงน้ำบาดาล แทนที่จะเป็นระบบวงจรปิดที่ใช้เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบเจาะบ่อ) จำเป็นต้องปรับสมดุลโดยการฉีดน้ำที่ใช้แล้วกลับเข้าไปใหม่ ซึ่งจะช่วยป้องกันการลดลงของแหล่งน้ำบาดาลและการปนเปื้อนของดินหรือน้ำผิวดินด้วยน้ำเกลือหรือสารประกอบอื่นๆ จากใต้ดิน

ก่อนการเจาะ ต้องทำความเข้าใจธรณีวิทยาใต้ดิน และผู้เจาะต้องเตรียมพร้อมที่จะปิดผนึกหลุมเจาะ รวมถึงการป้องกันการแทรกซึมของน้ำระหว่างชั้นหิน ตัวอย่างที่น่าเสียดายคือโครงการทำความร้อนด้วยพลังงานความร้อนใต้พิภพในเมือง Staufen im Breisgauประเทศเยอรมนี ซึ่งดูเหมือนจะเป็นสาเหตุของความเสียหายอย่างมากต่ออาคารประวัติศาสตร์ที่นั่น ในปี 2551 มีรายงานว่าใจกลางเมืองสูงขึ้น 12 ซม. (4.7 นิ้ว) ^{[ 43 ]}หลังจากที่ทรุดตัวลงเล็กน้อยในตอนแรก^{[ 44 ]}การเจาะได้เจาะลงไปในชั้นหินอุ้มน้ำที่มีแรงดันตามธรรมชาติ และน้ำนี้ได้ไหลผ่านหลุมเจาะเข้าไปในชั้นแอนไฮไดรต์ ซึ่งจะขยายตัวเมื่อเปียกน้ำและก่อตัวเป็นยิปซัม การบวมจะหยุดลงเมื่อแอนไฮไดรต์ทำปฏิกิริยาอย่างสมบูรณ์ และการบูรณะใจกลางเมือง "ไม่เหมาะสมจนกว่าการยกตัวจะหยุดลง" ภายในปี 2553 การปิดผนึกหลุมเจาะยังไม่แล้วเสร็จ^{[ 45 ] [ 46 ] [ 47 ]}ภายในปี 2010 บางส่วนของเมืองมีความสูงเพิ่มขึ้น 30 ซม. (12 นิ้ว) ^{[ 48 ]}

ปั๊มความร้อนจากแหล่งใต้ดินมีลักษณะเด่นคือต้นทุนการลงทุนสูงและต้นทุนการดำเนินงานต่ำเมื่อเทียบกับ ระบบ HVAC อื่นๆ ประโยชน์ทางเศรษฐกิจโดยรวมขึ้นอยู่กับต้นทุนสัมพัทธ์ของไฟฟ้าและเชื้อเพลิงเป็นหลัก ซึ่งมีความผันแปรสูงเมื่อเวลาผ่านไปและทั่วโลก จากราคาล่าสุด ปั๊มความร้อนจากแหล่งใต้ดินในปัจจุบันมีต้นทุนการดำเนินงานต่ำกว่าแหล่งความร้อนแบบดั้งเดิมอื่นๆ เกือบทุกที่ในโลก ก๊าซธรรมชาติเป็นเชื้อเพลิงเพียงชนิดเดียวที่มีต้นทุนการดำเนินงานที่แข่งขันได้ และมีเพียงไม่กี่ประเทศเท่านั้นที่ราคาถูกเป็นพิเศษ หรือในประเทศที่ไฟฟ้ามีราคาแพงเป็นพิเศษ^{[ 42 ]}โดยทั่วไป เจ้าของบ้านอาจประหยัดค่าสาธารณูปโภคได้ตั้งแต่ 20% ถึง 60% ต่อปีโดยการเปลี่ยนจากระบบธรรมดาไปเป็นระบบจากแหล่งใต้ดิน^{[ 49 ] [ 50 ]}

ต้นทุนการลงทุนและอายุการใช้งานของระบบได้รับการศึกษาค่อนข้างน้อยจนกระทั่งเมื่อไม่นานมานี้ และผลตอบแทนจากการลงทุนก็มีความผันแปรสูง การเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วของราคาระบบนั้นมาพร้อมกับการพัฒนาอย่างรวดเร็วในด้านประสิทธิภาพและความน่าเชื่อถือ ต้นทุนการลงทุนนั้นได้รับประโยชน์จากขนาดเศรษฐกิจโดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับระบบแบบเปิด ดังนั้นจึงคุ้มค่ากว่าสำหรับอาคารพาณิชย์ขนาดใหญ่และสภาพอากาศที่รุนแรง ต้นทุนเริ่มต้นอาจสูงกว่าระบบทำความร้อนแบบดั้งเดิมสองถึงห้าเท่าในที่อยู่อาศัยส่วนใหญ่ ไม่ว่าจะเป็นการก่อสร้างใหม่หรือที่มีอยู่แล้ว สำหรับการปรับปรุงใหม่ ต้นทุนการติดตั้งจะได้รับผลกระทบจากขนาดของพื้นที่อยู่อาศัย อายุของบ้าน คุณลักษณะของฉนวน ธรณีวิทยาของพื้นที่ และที่ตั้งของทรัพย์สิน การออกแบบระบบท่อและระบบแลกเปลี่ยนอากาศเชิงกลที่เหมาะสมควรได้รับการพิจารณาในต้นทุนระบบเริ่มต้น

ต้นทุนด้านเงินทุนอาจได้รับการชดเชยด้วยเงินอุดหนุนจากรัฐบาล ตัวอย่างเช่น รัฐออนแทรีโอเสนอเงิน 7,000 ดอลลาร์สำหรับระบบที่อยู่อาศัยที่ติดตั้งในปีงบประมาณ 2552 บริษัทไฟฟ้าบางแห่งเสนออัตราพิเศษให้กับลูกค้าที่ติดตั้งปั๊มความร้อนจากแหล่งใต้ดินเพื่อทำความร้อนหรือทำความเย็นอาคาร^{[ 51 ]}ในกรณีที่โรงไฟฟ้ามีภาระการใช้ไฟฟ้ามากขึ้นในช่วงฤดูร้อนและมีกำลังการผลิตที่ไม่ได้ใช้งานในช่วงฤดูหนาว จะทำให้ยอดขายไฟฟ้าเพิ่มขึ้นในช่วงฤดูหนาว ปั๊มความร้อนยังช่วยลดภาระการใช้ไฟฟ้าสูงสุดในช่วงฤดูร้อนเนื่องจากประสิทธิภาพที่เพิ่มขึ้นของปั๊มความร้อน จึงช่วยหลีกเลี่ยงการก่อสร้างโรงไฟฟ้าใหม่ที่มีราคาแพง ด้วยเหตุผลเดียวกันนี้ บริษัทสาธารณูปโภคอื่นๆ จึงเริ่มจ่ายค่าติดตั้งปั๊มความร้อนจากแหล่งใต้ดินที่บ้านของลูกค้า พวกเขาให้เช่าระบบแก่ลูกค้าในราคาต่อเดือน ซึ่งจะช่วยประหยัดค่าใช้จ่ายโดยรวมให้กับลูกค้า

อายุการใช้งานของระบบนี้ยาวนานกว่าระบบทำความร้อนและทำความเย็นแบบดั้งเดิม ข้อมูลที่ดีเกี่ยวกับอายุการใช้งานของระบบยังไม่พร้อมใช้งานเนื่องจากเทคโนโลยีนี้ยังใหม่เกินไป แต่ระบบรุ่นแรกๆ หลายระบบยังคงใช้งานได้ในปัจจุบันหลังจาก 25–30 ปีด้วยการบำรุงรักษาตามปกติ ระบบวงจรส่วนใหญ่มีการรับประกัน 25 ถึง 50 ปี และคาดว่าจะใช้งานได้นานอย่างน้อย 50 ถึง 200 ปี^{[ 49 ] [ 52 ]}ปั๊มความร้อนจากแหล่งความร้อนใต้ดินใช้ไฟฟ้าในการทำความร้อนบ้าน การลงทุนที่สูงกว่าระบบน้ำมัน โพรเพน หรือไฟฟ้าแบบดั้งเดิมอาจคืนทุนได้จากการประหยัดพลังงานภายใน 2–10 ปีสำหรับระบบที่อยู่อาศัยในสหรัฐอเมริกา^{[ 53 ] [ 50 ] [ 52 ]}ระยะเวลาคืนทุนสำหรับระบบเชิงพาณิชย์ขนาดใหญ่ในสหรัฐอเมริกาคือ 1–5 ปี แม้จะเปรียบเทียบกับก๊าซธรรมชาติ^{[ 50 ]}นอกจากนี้ เนื่องจากปั๊มความร้อนใต้ดินมักไม่มีคอมเพรสเซอร์ภายนอกหรือหอระบายความร้อน ความเสี่ยงจากการทำลายทรัพย์สินจึงลดลงหรือหมดไป ซึ่งอาจช่วยยืดอายุการใช้งานของระบบได้^{[ 54 ]}

ปั๊มความร้อนจากแหล่งใต้ดินได้รับการยอมรับว่าเป็นหนึ่งในระบบทำความร้อนและทำความเย็นที่มีประสิทธิภาพมากที่สุดในตลาด มักเป็นโซลูชันที่คุ้มค่าเป็นอันดับสองในสภาพอากาศที่รุนแรง (รองจากการผลิตพลังงานร่วม ) แม้ว่าประสิทธิภาพเชิงความร้อนจะลดลงเนื่องจากอุณหภูมิของพื้นดิน (แหล่งใต้ดินจะอุ่นกว่าในสภาพอากาศที่ต้องการเครื่องปรับอากาศที่แรง และเย็นกว่าในสภาพอากาศที่ต้องการความร้อนที่แรง) ความเป็นไปได้ทางการเงินของระบบเหล่านี้ขึ้นอยู่กับการกำหนดขนาดของเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนใต้ดิน (GHE) ที่เหมาะสม ซึ่งโดยทั่วไปแล้วมีส่วนสำคัญที่สุดต่อต้นทุนโดยรวมของระบบ GSHP ^{[ 55 ]}

ค่าใช้จ่ายในการบำรุงรักษาระบบเชิงพาณิชย์ในสหรัฐอเมริกาในอดีตอยู่ที่ระหว่าง 0.11 ถึง 0.22 ดอลลาร์ต่อตารางเมตร^ต่อปี (ในสกเงินดอลลาร์ปี 1996) ซึ่งน้อยกว่าค่าเฉลี่ย 0.54 ดอลลาร์ต่อตารางเมตร^ต่อปีสำหรับระบบ HVAC ทั่วไป มาก ^{[ 6 ]}

รัฐบาลที่ส่งเสริมพลังงานหมุนเวียนมักจะเสนอสิ่งจูงใจให้กับตลาดผู้บริโภค (ที่อยู่อาศัย) หรือตลาดอุตสาหกรรม ตัวอย่างเช่น ในสหรัฐอเมริกา มีการเสนอสิ่งจูงใจทั้งในระดับรัฐและระดับรัฐบาลกลาง^{[ 56 ]}

• เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบต่อลงดิน
• เครือข่ายพลังงานความร้อน
• การระบายความร้อนจากแหล่งน้ำลึก
• การทำความเย็นด้วยพลังงานความร้อนจากแสงอาทิตย์
• ความร้อนหมุนเวียน
• คำศัพท์เฉพาะทางด้านระบบทำความร้อนและความเย็นด้วยพลังงานความร้อนใต้พิภพ
• รหัสเชิงกลแบบเดียวกัน

• ปั๊มความร้อนใต้พิภพเก็บถาวรเมื่อ 2009-04-01 ที่Wayback Machine ( EERE / USDOE )
• การคำนวณต้นทุน
• กลุ่มพันธมิตรปั๊มความร้อนใต้พิภพ
• สมาคมปั๊มความร้อนจากแหล่งใต้ดินระหว่างประเทศ
• สมาคมเครื่องปั๊มความร้อนจากแหล่งใต้ดิน (GSHPA)