Tovrstne toplotne črpalke prek sistema zemeljskih kolektrojev vkopanih pod površjem zemljišča, zbirajo v zemlji shranjeno sončno energijo. Globina vgrajenega zemeljskega konvektorja je odvisna od vrste zemlje, strukture tal in prisotnosti podtalne vode.

Toplotno črpalko, ki izkorišča shranjeno sončno energijo v kamninah, je mogoče uporabiti za ogrevanje hiše in pripravo sanitarne vode, V trdno kamninsko podlago se skozi zemeljsko vrtino  (od 50 do 200m) vgradi cevni sistem prek katerega poteka prenos shranjene sončne energije.

Tovrstna toplotna črpalka izkorišča shranjeno energijo v podtalni vodi. Potrebujemo dve vrtini, pri čemer se iz prve vrtine črpa podtalna voda ustreznega temperaturnega nivoja, po drugi vrtini pa vrača nazaj pod povšje. Ta sistem ima minimalen vpliv na zemljišče.