Ένυδρα συστήματα χαρακτιρίζονται από την παρουσία επιφανειακού ή υπόγειου υδροφόρου ορίζοντα. Τα ένυρα ή ανοικτά γεωθερμικά συστήματα αξιοποιούν την υπόγειαα ή επιφανειακή υδροφόρια της γής ως μέσο ανταλλαγής θερμότητας από και πρός το έδαφος. Η συνηθέστερη μορφή τους είναι μέσω δύο υδρογεωτρήσεων όπου γίνεται άντληση και επανέγχυση υδάτων. Δύναται να πραγματοποιηθεί μία μόνον υδρογεώτρηση για άντληση και επανέγχυση των υδάτων, αν και μόνον αν, το επιτρέπουν οι γεωλογικοί σχηματισμοί στην ευρύτερη περιοχή του έργου. Συνηθέστερα πραγματοποιουνται τουλάχιστον δύο υδρογεωτρήσεις με σκοπό την άντληση και επανεισαγωγή του νερού στον υδροφόρο από όπου προήλθε.

Το νερό που αντλείται από τον υπόγειο ή επιφανειακό υδροφόρο ορίζοντα, εισάγεται στην γεωθερμική αντλία θερμότητα, όπου πραγματοποιείται η μεταφορά της ενέργειας και επιστρέφει στο έδαφος μέσα από την υδρογεωτρήση εμπλουτισμού.

Τα ένυδρα γεωθερμικά συστήματα, βρίσκουν εφαρμογή μόνον όταν υπάρχει επαρκής υδροφορία και συνεχόμενη άντληση υδάτων καθ’ όλη τη διάρκεια του έτους, με κατάλληλη φυσικοχημική σύσταση και ποιότητα υδροφορίας. Τα ανοικτά γεωθερμικά συστήματα, πρέπει να συμμορφώνονται με τους τοπικούς κώδικες και κανονισμούς σχετικά με την άντληση και την απόρριψη υπογείων υδάτων.

Συστημα με υδρογεωτρησεις

Τα ἀνυδρα ή κλειστά γεωθερμικά συστήματα χρησιμοποιούν τη θερμοκρασία των υπόγειων σχηματισμών και πετρωμάτων και δεν είναι αναγκαία η παρουσία του υπόγειου ή επιφανειακού υδροφόρου ορίζοντα της γής.    Για την μεταφορά της ενέργειας από και πρός το έδαφος χρησιμοποιούνται ενταφιασμένες σωλήνες πολυαιθυλενίου (γεωεναλλάκτες ή γεωσυλλέκτες) οι οποιες δύναται να έχουν διάφορες διατάξεις και σχήματα.  Οι συνηθέστερες μορφές αυτών είναι οι οριζόντιες (ευθύγραμμα ή τύπου slinky), οι κωνικές και οι κατακόρυφες.

Γενικότερα, τα κλειστά γεωθερμικά συστήματα βρίσκουν εφαρμογή ακόμα και όταν υπάρχει υπόγεια ή επιφανειακή υδροφορία, όπου η εκμετάλευση αυτής είναι ασύμφορη ή ανεπαρκής

Οριζοντιο συστημα γεωθερμιας

Αυτός ο τύπος εγκατάστασης είναι ο οικονομικότερος από όλα τα γεωθερμικά συστήματα και εφαρμόζεται συνήθως σε οικιστικές εγκαταστάσεις, ιδιαίτερα σε νέες κατασκευές όπου υπάρχει επαρκής περιβάλλοντας χώρος.  Απαιτεί τάφρους με βάθος τουλάχιστον 1,5 μέτρων. Οι πιο συνηθισμένες διατάξεις χρησιμοποιούν είτε δύο επίπεδα, είτε σωλήνες τοποθετημένες η μία δίπλα στην άλλη. Κάθε βρόγχος συνδέεται με έναν συλλέκτη που οδηγεί στην γεωθερμική αντλία θερμότητας.  Οι συλλέκτες τοποθετούνται σε φρεάτια στον περιβάλλοντα χώρο.

Slinky συστημα γεωθερμιας

Ένα slinky loop εκτελεί την ίδια λειτουργία με οποιονδήποτε άλλο οριζόντια – αναπτυσσόμενο γεωεναλλάκτη σε ένα σύστημα γεωθερμίας. Η μέθοδος Slinky επιτρέπει τη εγκατάσταση περισσότερων σωλήνων σε μικρότερη τάφρο, η οποία μειώνει το κόστος εκσκαφών και καθιστά δυνατή την οριζόντια εγκατάσταση σε περιοχές που δεν θα ήταν συμβατικές οριζόντιες εφαρμογές. 

Όμως, το slinky είναι διαφορετικό από τις ευθείες σωληνώσεις, επειδή για την ίδια ποσότητα του μήκους της τάφρου, αναπτύσσει περισσότερα μέτρα γεωεναλλάκτη και δημιουργεί μεγάλη αδράνεια κατά την μεταφορά.  Κατά συνέπειαμ παρουσιάζει καλύτερη θερμική απόδοση από ότι οι ευθείες σωλήνες που τρέχουν σε πολλαπλά βάθη στο ίδιο χαντάκι. Κάθε βρόγχος συνδέεται με έναν συλλέκτη που οδηγεί στην γεωθερμική αντλία θερμότητας.  Οι συλλέκτες τοποθετούνται σε φρεάτια στον περιβάλλοντα χώρο.

Οι βρόχοι Slinky είναι σχεδιασμένοι για να εξοικονομούν χώρο και να αυξάνουν την απόδοση. Ωστόσο, τα slinkies απαιτούν τεχνικές γνώσεις για να κατασκευαστούν σωστά.

Κωνικο συστημα γεωθερμιας

Οι γεωεναλλάκτες σε κωνική μορφή εγκαθίστανται σε παρτίδες ή τμηματικά. Είναι παρόμοιοι με τους κυλινδρικούς γεωσυλλέκτες, αλλά τείνουν να είναι πιο αποδοτικοί λόγω της απόρριψης θερμότητας η οποία επιτυγχάνεται. Οι βρόχοι κωνικού γεωεναλλάκτη τοποθετούνται σε τοπικές μικρές εκσκαφές, όχι σε τάφρους. Κάθε εκσκαφή είναι περίπου 3,5 μέτρα σε βάθος και η απαίτηση σε κάλυψη χώρου για κάθε ένα κώνο είναι μικρότερη από 5 τετραγωνικά μέτρα. Κάθε κωνικός γεωεναλλάκτης συνδέεται με συλλέκτες, οι οποίες τοποθετούνται σε τάφρους και συνδέονται με την γεωθερμική αντλία θερμότητας.

Κατακορυφο συστημα γεωθερμιας

Σε μεγαλύτερες κατασκευές συχνά χρησιμοποιούν κάθετα γεωθερμικά συστήματα επειδή η έκταση γης που απαιτείται για τους οριζόντιους βρόχους είναι απαγορευτική.  Οι κάθετοι βρόχοι χρησιμοποιούνται επίσης όταν είναι απαραιτητη να ελαχιστοποιηθεί η διαταραχή του υφιστάμενου χωροταξικού σχεδιασμού. 

Η παγκόσμια αγορά τείνει να λιγοστεύει το πλήθος των κατακόρυφων οπών και να πηγαίνει ολοένα και βαθύτερα με στόχο την εκμετάλλευση της γεωθερμικής βαθμίδας (αύξηση της θερμοκρασίας κατά 1 βαθμό κελσίου ανά 30 μέτρα βάθους) που συναντάμε σε οποιαδήποτε πέτρωμα έπειτα το βάθος των 100 μέτρων.  

Για το κλειστό κατακόρυφο γεωθερμικό σύστημα, συνίθως χρησιμοποιείται ένας κάναβος των 5 μέτρων για τις οπές μέχρι τα βάθη των 150 μέτρων.  Κάθε οπή έχει διάμετρο από 4 έως 6 ίνστες.  Σε αυτές τις οπές προσαρμόζονται δύο ή τέσσερις σωλήνες που συνδέονται στο κάτω μέρος με μια καμπύλωση U για να σχηματίσουν ένα βρόχο. Οι κάθετοι βρόχοι συνδέονται με οριζόντιο δίκτυο όπου τοποθετείται σε τάφρους και συνδέεται με την γεωθερμική αντλία θερμότητας στο κτίριο.