Geotermalno hlajenje je proces, pri katerem se plitva tla uporablja v sistemu za uravnavanje temperature. Zgornjih 10 čevljev zemeljske površine ohranja stabilno temperaturo med 50° in 61°F (10° do 16°C). Ta stabilna temperatura je z uporabo geotermalne naprave izkoriščena za črpanje toplotne energije iz sistema in s tem prenos hladnih temperatur v toplejše območje.
Temperatura površine skoraj ne vpliva na tla pod zmrzaljo. S tem znanjem lahko črpalko postavite pod zemljo, na območje, kot je klet, ki učinkovito potegne hladno vzdrževalno temperaturo iz tal. Ta naprava je povezana z zanko iz bakrenih cevi ali polietilena visoke gostote, ki je dobesedno zakopan pod zemeljsko površino. Ta zanka vsebuje hladilno sredstvo, ki se črpa skozi cev, izmenjuje toplo energijo v stavbi s hladnejšo energijo v tleh in deluje skoraj kot hladilno telo. Ta postopek je znan kot neposredna izmenjava in je zelo učinkovit pri ohranjanju lokacije pri stabilni hladni temperaturi.
Geotermalno hlajenje uporablja dve različni metodi za izvajanje postopka hlajenja: sistemi voda-zrak ali sistemi voda-voda. Sistemi voda-zrak nadomeščajo centralne klimatske sisteme z uporabo tekočega hladilnega sredstva za prenos energije v zrak, ki se nato lahko razpihuje po strukturi. Sistemi voda-voda uporabljajo velik sistem razprševanja tekočine po zgradbi, ki je ohlajen, s čimer ohranja območje pri stabilni temperaturi. Sistem voda-voda ima bonus, da zelo učinkovito deluje tudi pri ogrevanju.
Ministrstvo za energijo ZDA ocenjuje, da je vsako leto v domovih in podjetjih nameščenih približno 50,000 geotermalnih hladilnih naprav. Stroški na tono zmogljivosti v povprečju znašajo 2,500 ameriških dolarjev (USD). Za povprečen dom je potreben tritonski aparat. Prihranek energije pomeni, da se naprava povrne v približno petih do desetih letih. Komponente znotraj geotermalne hladilne črpalke imajo življenjsko dobo približno 25 let, medtem ko ima bakrena ali polietilenska zanka, nameščena v zemljo, življenjsko dobo 50 let.
Glavna prednost uporabe geotermalnega hlajenja je, da ne uporablja goriva ali kemikalij za uravnavanje temperature. Centralne klimatske naprave uporabljajo materiale, ki so lahko škodljivi za okolje. Prav tako ustvarjajo emisije ogljika, ki onesnažujejo ozračje. Po podatkih ameriške uprave za energetske informacije je geotermalno hlajenje izvedljiva možnost za zmanjšanje emisij toplogrednih plinov ob ohranjanju udobnega domačega okolja, saj povprečni dom proizvede 5,550 ton emisij letno.