W gruncie rozkład temperatury kształtuje się w skutek oddziaływania środowiska atmosferycznego, związanego z temperaturą powietrza zewnętrznego, nasłonecznieniem, opadami deszczu i śniegu, a także wskutek przepływu ciepła geotermalnego z wnętrza ziemi. Rozkład temperatury ośrodka gruntowego zmienia się wraz z głębokością.

Można wyróżnić trzy podstawowe strefy, którym odpowiadają charakterystyczne rozkłady temperatury:
- przypowierzchniowa - do głębokości około 1 metra, która odpowiada warstwie przemarzania gleby; warstwa ta względnie szybko reaguje na zmiany zachodzące w środowisku atmosferycznym;
- płytka - do głębokości około 10 metrów, która reaguje również na zmiany środowiska atmosferycznego, ale znacznie wolniej; wraz ze wzrostem głębokości maleje stopień oddziaływania środowiska na rozkład temperatury w czasie w roku;
- głęboka - poniżej głębokości 10 metrów, w której temperatura jest stała i odpowiada średniej rocznej temperaturze powierzchni ziemi, którą w przybliżeniu przyjmuje się często równą średniej rocznej temperaturze powietrza atmosferycznego.

Grunt jako naturalne źródło ciepła jest jak do tej pory najczęściej wykorzystywany w systemach małej mocy, czyli również w budownictwie jednorodzinnym. Odbiór energii z gruntu nie powinien powodować stałej zmiany równowagi cieplnej gruntu. Po okresie eksploatacji gruntu, jako dolnego źródła ciepła dla pompy, grunt musi dzięki procesom naturalnej relaksacji, czyli oddziaływania niezakłóconych warstw gruntu i otoczenia atmosferycznego, wrócić do stanu równowagi początkowej.

Grunt jest wykorzystywany jako dolne źródło ciepła dzięki zastosowaniu wymienników ciepła, które umieszcza się w gruncie, i w których cyrkuluje czynnik roboczy. Czynnik roboczy pośredniczy w wymianie ciepła pomiędzy gruntem, a parownikiem pompy ciepła. Wymiennik ciepła stanowi system elementów rurowych, wykonanych z metalu lub plastyku, które ułożone są poziomo lub pionowo w gruncie w odpowiedniej konfiguracji. W samym budynku, najczęściej w piwnicy znajduje się pompa ciepła z systemem automatycznej kontroli pracy, jak i sterowania działaniem instalacji grzewczej.

Praktycznie jedyną wadą jaką wykazuje grunt, która wcale nie musi zaistnieć przy odpowiednim zaprojektowaniu systemu, jest możliwość zakłócenia stanu równowagi cieplnej środowiska gruntowego.

Magazynu gruntowego zasilanego z instalacji słonecznej z systemem grzewczym w budynku za pośrednictwem pompy ciepła. 

W gruncie umieszczone są wymienniki ciepła, w których cyrkuluje czynnik roboczy. Czynnik roboczy pośredniczy w wymianie ciepła pomiędzy kolektorem słonecznym, a gruntem przy procesach akumulacji ciepła, tzw. fazy ładowania gruntu, oraz pomiędzy gruntem - magazynem a parownikiem pompy ciepła przy procesach odbioru energii cieplnej z gruntu, tzw. faza rozładowywania magazynu. Kierunek przepływu czynnika zmienia się sezonowo w zależności od tego czy ciepło jest magazynowane, czy odbierane. Wymiennik ciepła jest wymiennikiem pionowym. W niektórych rozwiązaniach drążone otwory w ziemi mogą mieć większe średnice niż elementy rurowe wymiennika. W przypadku stosowania otworów z dodatkowym wypełnieniem średnica otworów wynosi około 0,10 - 0,15 m. Wypełniane są one wtedy specjalnym materiałem, najczęściej bentonitem, który ma wyższy współczynnik przewodności cieplnej od otaczającego go gruntu. Poprawia to znacznie warunki przekazywania ciepła do gruntu, a następnie jego odbioru. Czynnikiem transportującym ciepło może być woda, ponieważ magazyn powinien zawsze pracować w zakresie dodatnich temperatur. Pozioma rura kolektorowa na głębokości około jednego metra i rury doprowadzające i odprowadzające czynnik cyrkulujący w wymienniku są izolowane.

Gdy przepływ wód gruntowych jest duży i spodziewane są duże straty ciepła z magazynu z wymiennikami pionowymi, można rozpatrzyć możliwość magazynowania ciepła w gruncie w gruntowych warstwach wodonośnych (aquifers). Tego typu rozwiązania są celowe w przypadku systemów większej mocy.

źródło: www.audytor.epbd.pl