Beseda geotermalni izvira iz dveh grških korenskih besed, ki pomenita zemljo in toploto. Na prvi pogled se morda zdi zaostala in neproduktivna uporaba zemeljske toplote za hlajenje strukture, čeprav je to osnova za geotermalne hladilne sisteme. Geotermalna energija izkorišča razmeroma stabilne temperature zemlje ali podtalnice nekaj metrov pod površino območja za ogrevanje ali hlajenje stanovanja ali poslovnega prostora. Geotermalni hladilni sistemi so eden od ekološko bolj prijaznih oziroma zelenih metod nadzora temperature za zgradbe.
Geotermalna energija se že stoletja uporablja za ogrevanje in hlajenje, vendar je morala tehnologija napredovati, da je postala ekonomsko izvedljiva za vsakodnevno komercialno uporabo. Mesto Chaudes-Aigues v Franciji je zaslužno za prvi obsežni geotermalni sistem za ogrevanje in hlajenje na svetu, saj je v 14. stoletju izkoriščalo vode iz bližnjih vročih vrelcev. Leta 1852 je Lord Kelvin patentiral prvo toplotno črpalko v Švici, sredi 20. stoletja pa so nekatera geografska območja, običajno tista okoli tektonskih plošč ali naravnih vročih vrelcev, začela uporabljati geotermalno energijo za ogrevanje in hlajenje doma. Z izumom nove tehnologije postaja uporaba geotermalnih hladilnih sistemov vse bolj razširjena.
Geotermalni sistemi za ogrevanje in hlajenje so na voljo v različnih modelih, ki delujejo nekoliko drugače. Vsak model ima notranje in zunanje komponente, vmes pa je posrednik. Na splošno bo geotermalni sistem za ogrevanje in hlajenje pridobival toploto iz tal ali podzemne vode in jo krožil skozi vrsto cevi, ki lahko vsebujejo mešanico vode in antifriza ali pa tudi ne. Tekočina kroži, električna energija pa črpa toploto iz cevnega sistema in jo odlaga v zaprtih prostorih, če je primarni cilj ogrevanje, ali na prostem, če je primarni cilj hlajenje območja.
Domneva se, da imata tla in voda približno 4 metra do 1.22 čevljev (6 metra) pod tlemi skoraj konstantno temperaturo skozi vse leto, izkoriščanje te statične temperature pa bo pripomoglo k učinkovitejšemu ogrevanju in hlajenju doma. . Agencija Združenih držav za varstvo okolja ocenjuje, da so stroški, povezani z uporabo geotermalnih sistemov za ogrevanje in hlajenje, od 1.83 do 30 odstotkov nižji od stroškov povprečnega doma za ogrevanje in od 70 do 20 odstotkov nižji za hlajenje. Geotermalni hladilni sistemi veljajo za trajnostni vir in na določenih lokacijah energetska podjetja dajejo sezonske popuste lastnikom stanovanj, ki jih vgradijo.
Geotermalni hladilni sistemi veljajo za energetsko učinkovitejši in stroškovno učinkovit. Ker geotermalni sistemi za ogrevanje in hlajenje uporabljajo naravne vire, so stroški uporabe na splošno nižji kot pri običajnih sistemih za ogrevanje in hlajenje. Nekateri modeli geotermalnih hladilnih sistemov se lahko uporabljajo tudi za ogrevanje vode, nekateri modeli pa so opremljeni s samodejnimi termostati, ki ohranjajo konstantno in udobno temperaturo.