Il Protocollo di Montreal del 1987 e il Protocollo di Kyoto del 1997 hanno chiesto ai paesi di tutto il mondo di eliminare gradualmente sostanze come i CFC (clorofluorocarburi), HCFC (idroclorofluorocarburi), e HFC (idrofluorocarburi) che impoveriscono lo strato di ozono e causano il riscaldamento globale. Molti riscaldamento, i sistemi di ventilazione e condizionamento dell'aria utilizzano ancora questi refrigeranti sintetici che violano quegli accordi internazionali e infliggono danni ambientali.

Recentemente, un team di ricercatori iraniani ha studiato come i refrigeranti naturali potrebbero sostituire i CFC, HCFC e HFC nelle pompe di calore geotermiche per ridurre i consumi energetici e i costi di esercizio. Riportano i loro risultati nel Journal of Renewable and Sustainable Energy .

I ricercatori hanno anche esaminato i vantaggi ambientali ed economici dei refrigeranti zeotropici e azeotropici, così come i refrigeranti naturali. Sulla base della loro modellazione, i ricercatori hanno determinato che i materiali naturali, compresi ammoniaca e n-butano, sono i refrigeranti sostitutivi più economici ed ecologici per le pompe di calore geotermiche.

Le pompe di calore geotermiche sfruttano il modo in cui la temperatura della terra sotto la superficie si stabilizza a metà dei 50 gradi Fahrenheit utilizzando un ciclo di compressione del vapore dotato di tubi interrati in trincee orizzontali o pozzi verticali. Le pompe di calore geotermiche estraggono calore dal terreno (in inverno) e dissipano calore al suolo (in estate) facendo circolare un fluido come l'acqua attraverso tubi interrati. Questo design sfrutta le temperature moderate del terreno per aumentare l'efficienza e ridurre i costi operativi dei sistemi di riscaldamento e raffreddamento.

Nella loro recensione, i ricercatori hanno eseguito un programma di analisi delle ore per calcolare i carichi di riscaldamento e raffreddamento in un 14 piani, Palazzo residenziale. Quindi, hanno applicato le loro scoperte a un Engineering Equation Solver per modellare il ciclo termodinamico di una pompa di calore geotermica a circuito aperto e chiuso con diversi refrigeranti noti.

"La grande sfida per i prossimi anni nel settore HVAC e della refrigerazione è stabilire una tecnologia di refrigerazione naturale per sostituire i CFC, HCFC e refrigeranti HFC, " ha detto Mostafa Mafi, uno degli autori dell'articolo. "Una soluzione per ridurre il consumo di energia nelle pompe di calore è utilizzare la terra come fonte/dissipatore di calore rinnovabile per aumentare l'efficienza e creare una diversità di fonti energetiche".