Zasada działania gruntowego wymiennika ciepła opiera się na wykorzystaniu dużej pojemności cieplnej gruntu, zatem niskich wahań temperatury latem i zimą. Stanowi zabezpieczenie klimatyzacji oraz ogrzewania instalowanego w budynkach, zmniejszając straty ciepła w okresie zimowym oraz zapobiega kumulacji ciepła latem.

Stała temperatura panująca na głębokości ok. 1,4m wynosząca 4-7oC pozwala na całoroczne dostarczanie świeżego powietrza mieszkańcom budynku. Gruntowy wymiennik ciepła jest bardzo dobrym rozwiązaniem, ponieważ znacząco poprawie mikroklimat panujący w budynku.

Chociaż instalacja gruntowych wymienników ciepła nie jest tanią inwestycją, późniejsze zalety eksploatacji wpływają na coraz większe grono zainteresowanych. Ogrzewanie powietrza w sezonie zimowym oraz ogrzewanie go w sezonie letnim nie generuje żadnych kosztów. W modelach bezprzeponowych następuje redukcja bakterii i grzybów, mimo dużych zysków temperatury zimą oraz ochładzania powietrza latem wymienniki tego typu nie generują oporów przepływu w sytuacji strat energii czy powodowania hałasu. Z powodu ukrycia instalacji pod powierzchnią gruntu, wymienniki ciepła są odporne na czynniki atmosferyczne, a ponadto to ekologiczna alternatywa pozyskiwania ciepła czy por zadanego chłodu.

Wśród gruntowych wymienników ciepła wymienia się wymienniki przeponowe i bezprzeponowe. W wymiennikach przeponowych media oddzielone są przeponą oddzielającą, a wymiana następuje wymiennikami rurowymi. W wymiennikach bezprzeponowych powietrze ma bezpośredni kontakt z gruntem, oczywiście uprzednio odpowiednio przygotowanym.

Najprostszym rozwiązaniem jest wymiennik rurowy, ułożony 1,5m pod ziemią, zakończony ponad poziomem gruntu czerpnią powietrza. Instalacja może być ułożona w gruncie jako jedna grubsza rura, lub system rozgałęzionych rur w odstępie 1 metra. Połączenia między rurami należy łączyć kolankami od 35% do 45%, ponieważ nie powodują one oporów powietrza.