Одной из глобальных проблем в настоящее время является рациональное использование топливно-энергетических ресурсов. Решение данной проблемы будет иметь важное значение для дальнейшего развития мирового сообщества, а так же для сохранения среды его обитания. Наиболее перспективным путем решения этой проблемы является применение энергосберегающих технологий, использующих возобновляемые источники энергии. Ограниченность запасов ископаемого топлива и экологические последствия его сжигания привели к повышенному интересу к применению возобновляемых источников энергии во всех развитых странах мира. Очевидны преимущества технологий теплоснабжения, использующих нетрадиционные источники энергии, они связаны не только с сокращением затрат энергии, но и с их экологической чистотой, именно эти качества в будущем будут иметь определяющее значение в формировании конкурентной ситуации на рынке теплового оборудования.
Проведенный анализ возможности применения в экономике России технологий, использующих возобновляемые источники энергии, показывал, что наиболее перспективной областью их внедрения являются системы жизнеобеспечения зданий. Наиболее эффективным направлением внедрения рассматриваемых технологий в практику строительства представляется широкое применение теплонаносных систем теплоснабжения, работающих на основе низкого потенциала грунта поверхностных слоев земли.
Выделяют высокопотенциальный и низкопотенциальный вид тепловой энергии, полученный при использовании тепла земли. В основе высокопотенциальной тепловой энергии использование гидротермальных ресурсы (термальные воды, нагретые в результате геологических процессов до высокой температуры), однако использование данного вида тепла ограничено районами с определенными геологическими параметрами.
Использование низкопотенциального тепла земли посредством тепловых насосов возможно практически в любом районе страны. Сейчас данное направление является одним из наиболее развивающихся. Данное тепло находит свое применение в различных типов зданий и может применятся для отопления, горячего водоснабжения, кондиционирования (охлаждения) воздуха, обогрева дорожек в зимнее время года, для предотвращения обледенения, подогрева полей на открытых стадионах и т. п.
Обычно в европейских странах тепловые насосы применяются в системах водяного отопления, а так как эффективность тепловых насосов увеличивается при уменьшении разности температур испарителя и конденсатора, часто для отопления зданий используются системы напольного отопления, в которых циркулирует теплоноситель относительно низкой температуры (35–40 °C).
Как правило тепловые насосы, предназначенные для использования низкопотенциального тепла земли, оборудуются компрессорами с электрическим приводом.
В последние десятилетие значительно возросло количество систем, использующих для тепло- и холодоснабжения зданий низкопотенциальное тепло земли посредством тепловых насосов. Источника тепловой энергии для испарителей тепловых насосов используется тепло грунта поверхностных слоев земли, а также тепло удаляемого вентиляционного воздуха, установку для подготовки горячего водоснабжения располагают как правило в подвале здания. Она включает в себя след парокомпрессионные теплонасосные установки, баки-аккумуляторы горячей воды, системы сбора низкопотенциальной тепловой энергии грунта и низкопотенциального тепла удаляемого вентиляционного воздуха и циркуляционные насосы, контрольно-измерительную аппаратуру.
Главным теплообменным элементом системы сбора низкопотенциального тепла грунта являются вертикальные грунтовые теплообменники коаксиального типа, расположенные снаружи по периметру здания, которые представляют собой 8 скважин глубиной от 32 до 35 м каждая, устроенных вблизи дома. Так как режим работы тепловых насосов, использующих тепло земли и тепло удаляемого воздуха, постоянный, а потребление горячей воды переменное, систему горячего водоснабжения оборудуют баками-аккумуляторами.