Tepelné čerpadlá systému zem-voda môžu odoberať energiu napríklad z geotermálneho hlbinného vrtu.
V spodnej podpovrchovej vrstve pôdy, tzv. („podpovrchovej geotermálnej vrstve)“ sa skrýva zdroj tepla, ktoré je možné využívať celoročne, pretože má v podstate konštantnú teplotu. Je možné ho využívať pre akýkoľvek typ budovy, veľkú či malú, verejnú či súkromnú. V rôznych oblastiach je tiež tento spôsob nazývaný („vrt, kolektor vo vrte, vertikálny kolektor)“. Vyžaduje minimum priestoru a hlbinný vrt je možno previesť aj na najmenších parcelách. Preto predstavuje najlepšie riešenie pri prechode od vykurovania fosílnymi palivami na vykurovanie geotermálnou energiou.
Rovnako ako pri plošnom kolektore v uzatvorenom systéme cirkuluje nemrznúca zmes (zmes vody s prostriedkom proti zamŕzaniu). Podľa projektovaného výkonu Vášho tepelného čerpadla Vám špecializovaná firma určí hĺbku a počet vrtov, do ktorých sa potom uložia plastové hadice vytvarované do tvaru písmena U. Hadice sa zasypú a upechujú, aby bol dosiahnutý dokonalý prenos tepla.