Geoterminio šildymo sistema taip pat remiasi šilumos mainų dėsniais. Kad energija būtų perduodama iš vienos aplinkos į kitą, reikalingas temperatūrų skirtumas. Energija (šiluma) visada perduodama iš šiltos aplinkos į šaltą. Ypač daug energijos reikia medžiagos agregatinei būsenai pakeisti. Todėl šilumos siurblyje garuojant šilumos agentui (freonui) sugeriamas labai didelis kiekis šiluminės energijos.