Le sol comme source de chaleur (géothermie)

L'énergie accumulée de façon naturelle et sans cesse renouvelée dans le sous-sol est relativement facile à utiliser par le biais de sondes géothermiques verticales pouvant aller jusqu'à 300 mètres de profondeur. L'installation de sondes géothermiques reste soumise à autorisation (canton, commune). Il existe d'autres possibilités d'exploiter la chaleur du sol: par exemple, des pieux énergétiques, des corbeilles géothermiques, des géostructures énergétiques ou des capteurs horizontaux. L'installation de tels systèmes peut être soumise à autorisation. 
Tous ces systèmes ont en commun de fonctionner en circuit fermé. Il n'y a pas d'échange physique de matière qui s'effectue dans le sol, uniquement de la chaleur. C'est par le biais d'un fluide caloporteur ("littéralement: qui transporte l'énergie") circulant généralement dans deux tubes en U que l'énergie du sous-sol est puisée. Ce type de PAC est nommé "sol-eau" ou également "saumure-eau", étant donnée que c'est généralement une saumure à base d'eau et d'antigel qui est utilisée comme fluide caloporteur. La source de chaleur souterraine peut aussi servir à réaliser du rafraichissement estival passif de bâtiment.

Plus de 99% de la masse du globe terrestre est à une température supérieure à 1000 degrés. Le flux de chaleur géothermique se propage de l'intérieur vers l'extérieur de notre planète. Sous nos pieds, la température du sous-sol augmente en moyenne de 3°C tous les 100 mètres. A 300 m. de profondeur, la température s'élève donc à 9°C +la valeur de la température annuelle moyenne du lieu. Par exemple, pour une localité sur le Plateau suisse où la tempéture annuelle moyenne est de 9°C, à 300 mètres sous cette localité, la température du sous-sol sera de 9 +  (3 x 3) = 18°C. L'échangeur de chaleur qu'est une sonde géothermique capte littéralement en 3D le flux de chaleur géothermique conductif provenant des entrailles de la Terre. Pour pouvoir compter sur une installation "sol-eau" réussie, un point très important est de dimensionner correctement la longueur de l'échangeur thermique "sonde". Cela dépend notamment de la nature des couches composant le sous-sol. Depuis 2010, la norme SIA 384/6 réglemente le dimensionnement et la réalisation de sondes géothermiques.