مبدل حرارتی زمینی
طراحی

تهویه بازیابی گرما، اغلب شامل مبدل حرارتی زمین به هواست، که برای رسیدن به استاندارد passivhaus آلمانی، ضروری است.
مبدل‌های حرارتی زمین هوا می‌تواند برای عملکرد با چندین برنامهٔ نرم‌افزاری کاربردی با استفاده از اطلاعات اندازه‌گیری آب و هوا، پردازش کند. این نرم‌افزارهای کاربردی شامل گایا، آواداکت حرارتی، انرژی پلاس، L-EWTSim, WKM، و دیگران است. با این حال، تعداد زیادی از سیستم‌های مبدل حرارت زمین هوا، طراحی و به‌طور نادرست ساخته شده‌است، و موفق به برآورده کردن انتظارات طراحی نشده‌اند. به نظر می‌رسد مبدل‌های حرارتی زمین هوا بهترین راه حل برای پیش درمانی هوا و نه برای گرمایش یا سرمایش کامل است. پیش درمانی هوا برای پمپ گرمایی هوا منبع یا پمپ گرما یی زمین منبع اغلب بهترین بازگشت اقتصادی در سرمایه‌گذاری، با بازپرداخت ساده در عرض یک سال پس از نصب را فراهم می‌کند.
اکثر سیستم‌ها معمولاً از قطر ۱۰۰–۶۰۰ میلی‌متر (۴ تا۲۴ اینچ)، دیوارهٔ صاف (به‌طوری‌که آن‌ها به سادگی نمی‌توانند رطوبت و کپک قارچی را به دام بیندازند)، پلاستیک سخت یا نیمه سخت، لوله‌های فلزی با پوشش پلاستیکی یا لوله‌های پلاستیکی پوشش داده شده با لایه ضد میکروبی درونی، دفن درعمق ۱٫۵ تا ۳ متر (۵ تا ۱۰ فوت) زیر زمین که در آن درجه حرارت محیط زمین به‌طور معمول ۱۰–۲۳ °C (50-73 °F) در تمام طول سال در عرض‌های جغرافیایی معتدل که بیشتر انسان‌ها زندگی می‌کنند، تشکیل شده‌است. دمای زمین با افزایش عمق پایدار تر می‌شود. در مناطق کم عمق خاکی با سنگ بستر یا طاقچه در نزدیکی لوله‌های سطح می‌توان با عایق سلولی بسته در یک چتر گسترده که با عمق مؤثر بزرگتر نیاز به دفن عمیق لوله حذف می‌شود، پوشیده شده‌است.
لوله‌های قطر کوچک‌تر نیاز به انرژی بیشتر برای حرکت هوا و نیاز کمتر به تماس با سطح زمین دارند. لوله‌های بزرگتر اجازهٔ جریان هوای آهسته‌تر، که همچنین منجر به انتقال انرژی کارآمد تر و اجازهٔ حجم بسیار بالاتر منتقل شده، امکان تبادل هوا در یک دوره زمانی کوتاه‌تر، را می‌دهند. هنگامی که، به عنوان مثال، شما می‌خواهید ساختمان را از رایحه‌های اعتراض‌آمیز یا دود پاک کنید. این کار مؤثرتر است که هوا را از طریق یک لوله بلند بکشیم تا با فن. دودکش خورشیدی می‌تواند گرمای طبیعی (افزایش هوای گرم) برای ایجاد یک خلاء به منظور جلب فیلتر هوای لوله خنک‌کننده غیرفعال را از طریق بزرگترین قطر لوله‌های خنک‌کننده انتقال دهد. انتقال گرمای طبیعی کندتر از استفاده از یک فن با انرژی خورشیدی است. در ساخت و ساز لوله - دو خم ۴۵ درجه با تلاطم کمتر و جریان هوای کارآمدتر باید از زاویهٔ ۹۰ درجه تیز پرهیز کرد. در حالی که لوله‌های با دیوارهٔ صاف در حرکت هوا کارآمد تر هستند، آن‌ها در انتقال انرژی کمتر کارآمد می‌باشند.
در اینجا سه پیکربندی، یک طراحی حلقه بسته، یک سیستم باز «هوای تازه» یا ترکیبی وجود دارد:
سیستم حلقه بسته: هوا از داخل خانه یا ساختاری که از طریق یک حلقه U شکل به‌طور معمول ۳۰ تا ۱۵۰ متر (۱۰۰ تا ۵۰۰ فوت) از لوله(ها) است که در آن تعدیل نزدیک به درجه حرارت زمین قبل از بازگشت به توزیع از طریق کانال در سراسر خانه یا ساختار دمیده می‌شود. سیستم حلقه بسته از یک سیستم باز، مؤثرتر خواهد بود (در درجه حرارت زیاد هوا)، زمانی‌که خنک شود و هوا را به همان اندازه خنک کند.
سیستم باز: هوا ی خارج از هوای فیلتر جذب شده (حداقل ارزش گزارش کارایی MERV 8+ فیلتر هوا توصیه می‌شود). لوله‌های خنک‌کننده به‌طور معمول ۳۰ متر (۱۰۰ فوت) لوله‌های مستقیم طولانی به خانه است. یک سیستم باز در ترکیب با تهویه بهبود انرژی را می‌توان تقریباً کارآمد (۸۰–۹۵٪) دانست مانند یک حلقه بسته، که ورود هوای تازه، تصفیه و معتدل را تضمین می‌کند.
سیستم ترکیبی: این را می‌توان با دامپر که اجازه می‌دهد عملیات بسته یا باز، بسته به نیاز تهویه هوای تازه ساخته شود. چنین طراحی، حتی در حالت حلقه بسته، می‌تواند یک مقدار هوای تازه هنگامی که افت فشار هوا توسط دودکش خورشیدی، خشک کن لباس، شومینه، آشپزخانه یا حمام منافذ خروجی ایجاد شده‌است، جلب کند. این بهتر است که برای کشش از هوای لوله فیلتر خنک‌کننده غیرفعال از هوا خارج غیرشرطی است.
تنها گذر مبدل‌های حرارتی هوا زمین ارائه پتانسیل برای بهبود کیفیت هوای داخل ساختمان بیش از سیستم‌های معمولی با ارائه یک منبع هوا در فضای باز افزایش یافته‌است. در برخی از تنظیمات از سیستم‌های تک پاس، یک منبع مستمر هوا در فضای باز ارائه شده‌است. این نوع از سیستم معمولاً شامل یک یا چند واحد بازیابی حرارت تهویه مطبوع است.