Za toplotne črpalke zemlja-voda se uporablja tudi izraz slanica-voda.

Zemlja absorbira sončno svetlobo skozi vse leto. Najpogosteje toploto iz zemlje črpamo iz površinskih slojev in bolj redko iz njenih globin. Količina odvzete toplote je odvisna od toplotne prevodnosti, gostote in specifične toplotne kapacitete zemlje.

Geološke raziskave so pokazale, da se temperatura zemlje zaradi atmosferskih vplivov med letom spreminja do globine 15 m. Globlje je temperatura zemlje relativno konstantna in se povečuje za približno 4—5 K na vsakih 100 m. Iz slike je razvidno, da ima zemlja na globini 15 m konstantno temperaturo ne glede na letni čas. V višjih slojih se temperatura zemlje spreminja v odvisnosti od letnih časov . V tabelije predstavljena energijska vrednost zemlje glede na njeno sestavo:

Za toplotne črpalke zemlja oziroma slanica-voda je podobno, kot za toplotne črpalke voda-voda, značilno, da je celoten hladilni krog znotraj ohišja toplotne črpalke.

Drugače kot pri toplotnih črpalkah voda-voda in zrak-voda, kjer je uparjalnik neposredno v stiku z virom toplote, imajo toplotne črpalke zemlja-voda posrednika, ki je lahko v obliki zemeljske sonde ali zemeljskega kolektorja, ki je napolnjen z mešanico glikola in vode.

Zemeljska sonda oziroma kolektor predstavljata ločen element, ki zahteva dodatno vgradnjo. Tako v sondi ali koletorju v zaprtem krogu kroži slanica (mešanica glikola in vode) in tako prenaša toploto zemlje na uparjalnik. Uporabljajo se večinoma ploščati uparjalniki.

S toplotnimi črpalkami zemlja-voda izkoriščamo zemeljsko toploto:

  • z zemeljskim kolektorjem toploto akumulirano v zemeljskih tleh 1—1,5 m pod zemeljskim površjem in
  • z zemeljsko sondo toploto akumulirano v zemeljskih tleh vse do globine 150 m.

Odvzem toplote se izvede s cevmi narejenimi iz umetne mase, te cevi so položene na večji površini (zemeljski kolektor) ali na večji globini (zemeljska sonda).

Te površine morajo biti natančno preračunane, da dosežemo dovolj velik odvzem toplote. Prenos toplote in energijska vrednost tal je odvisna tudi od tipa zemlje.

Po ceveh se pretaka delovni medij (glikol pomešan z vodo), ki mu zemlja odda toploto in ga tako segreje. Zaradi lastnosti delovnega medija lahko toplota iz okolice prestopa na delovni medij z lediščem okoli -15 °C, a kljub temu medij ne bo zamrznil (ustrezna mešanica glikola in vode).

Zemeljska tla imajo tekom celega leta skorajda konstantno temperaturo, ki je precej višja od temperature zraka, in nimajo temperaturno kritičnih obdobij.

Kljub temu so zemeljska tla manj konstanten vir toplote, kot je podtalna voda. Poleg tega se za prenos toplote uporablja prenosni medij, ki prinese nekaj dodatnih izgub. V omenjenih dejstvih je skrit tudi vzrok za nekoliko manjša grelna števila v primerjavi s toplotnimi črpalkami voda-voda (okoli 15 %). Na sliki je grafično prikazano razmerje med vloženo (električno) energijo in pridobljeno (grelno) energijo v odvisnosti od temperature izvora toplote:

Z določenimi prilagoditvami zemeljskega kolektorja lahko izkoriščamo tudi toploto gnojevke in odpadnih voda. Z ustrezno mešanico vode in glikola lahko z zemeljskim kolektoijem izkoriščamo tudi škarpe.

Prednosti toplotnih črpalk zemlja/slanica-voda:

  • razpoložljivost dokaj konstantnega toplotnega vira skozi vse leto,
  • monovalenten način obratovanja (ni potrebe po dodatnem ogrevalnem sistemu),
  • možnost pasivnega hlajenja in
  • dolga življenjska doba.

Slabosti toplotnih črpalk zemlja/slanica-voda:

  • razmeroma visok strošek izdelave in vgradnje zemeljske sonde oziroma kolektorja,
  • dodaten strošek s prenosnim medijem – mešanica glikola in vode ter
  • potreba po obtočni črpalki za pretok prenosnega medija.