Gruntowy pionowy wymiennik ciepła to zamknięty układ rur polietylenowych, w którym krąży roztwór glikolu monoetylenowego lub propylenowego. W układzie tym przenoszone jest ciepło z gruntu do parownika pompy ciepła. Ten rodzaj wymiennika ma postać pojedynczej lub podwójnej U-rury umieszczonej w odwiercie.

Temperatura gruntu do głębokości 15-25 metrów ma wartość zbliżoną do średniej rocznej temperatury powietrza. W tej strefie na temperaturę gruntu (podlegającą znacznym wahaniom) największy wpływ mają:

• opady atmosferyczne
• promieniowanie słoneczne
• wypromieniowywanie ciepła z gruntu

Poniżej głębokości 25 metrów następuje wzrost temperatury gruntu ( od 1,5 do 3,0 st C na każde 100 metrów głębokości).

W chwili odbierania (przez wymiennik) ciepła z gruntu, w gruncie następuje zakłócenie naturalnego stanu równowagi cieplnej. Jego wyrównanie dokonuje się na drodze przewodzenia i konwekcji ciepła w gruncie.

Zdolność do przekazywania ciepła w gruncie zależy od:

• współczynnika przewodzenia ciepła gruntu
• współczynnika filtracji  gruntu czyli szybkości przepływu wody w gruncie

Wyrównanie deficytu ciepła w instalacjach z wymiennikami pionowymi odbywa się dzięki energii promieniowania słonecznego i wód opadowych (w warstwie do 25 metrów głębokości) oraz dzięki ciepłu geotermalnemu (poniżej 25 metrów głębokości) – jest to więc źródło bardziej efektywne od wymienników poziomych.

Jak wynika z danych pionowe wymienniki ciepła stanowią największy procent wszystkich zainstalowanych wymienników gruntowych.

W trakcie wykonywania pionowego wymiennika gruntowego należy zwrócić uwagę na:

- minimalne odległości od 

• granicy sąsiedniej posesji > 3,0 m
• fundamentów budynku  > 1,5 m
• instalacji wodociągowych, kanalizacyjnych, elektrycznych, gazowych > 1,5 m
• koron drzew o głębokich korzeniach > 1,5 m

- minimalną głębokość posadowienia rur dobiegowych 

•  od 20 do 40 cm poniżej strefy przemarzania czyli 1,0 – 1,8 m

- minimalną odległości pomiędzy poszczególnymi sondami

• 6 m – dla sond o długości < 70 m
• 8 m – dla sond o długości 70 m – 100 m

Przed wykonaniem pionowych wymienników gruntowych  niezbędne jest opracowanie projektu robót geologicznych lub planu ruchu zakładu górniczego (tabela poniżej)