Het Montreal Protocol van 1987 en het Kyoto Protocol van 1997 riepen landen over de hele wereld op om stoffen zoals CFK's (chloorfluorkoolwaterstoffen), HCFK's (chloorfluorkoolwaterstoffen), en HFK's (fluorkoolwaterstoffen) die de ozonlaag aantasten en de opwarming van de aarde veroorzaken. Veel verwarming, ventilatie- en airconditioningsystemen maken nog steeds gebruik van deze synthetische koudemiddelen die in strijd zijn met die internationale overeenkomsten en milieuschade toebrengen.

Onlangs, een team van Iraanse onderzoekers onderzocht hoe natuurlijke koudemiddelen CFK's kunnen vervangen, HCFK's en HFK's in geothermische warmtepompen om het energieverbruik en de bedrijfskosten te verlagen. Ze rapporteren hun bevindingen in de Tijdschrift voor hernieuwbare en duurzame energie .

De onderzoekers onderzochten ook de ecologische en economische voordelen van zeotrope en azeotrope koelmiddelen, evenals natuurlijke koelmiddelen. Op basis van hun modellering, de onderzoekers bepaalden dat natuurlijke materialen, inclusief ammoniak en n-butaan, zijn de meest economische en milieuvriendelijke vervangingskoelmiddelen voor geothermische warmtepompen.

Geothermische warmtepompen benutten hoe de temperatuur van de aarde onder het oppervlak zich stabiliseert in het midden van de 50 graden Fahrenheit door een dampcompressiecyclus te gebruiken die is uitgerust met begraven pijpen in horizontale sleuven of verticale boorgaten. Geothermische warmtepompen halen warmte uit de grond (in de winter) en geven warmte af aan de grond (in de zomer) door vloeistof zoals water door ondergrondse leidingen te laten circuleren. Dit ontwerp maakt gebruik van de gematigde temperaturen in de grond om de efficiëntie te verhogen en de operationele kosten van verwarmings- en koelsystemen te verlagen.

In hun recensie, de onderzoekers voerden een uuranalyseprogramma uit om de verwarmings- en koelbelastingen in een 14-verhaal te berekenen, woongebouw. Vervolgens, ze pasten hun bevindingen toe op een Engineering Equation Solver om de thermodynamische cyclus van een open en gesloten aardwarmtepomp met verschillende bekende koelmiddelen te modelleren.

"De grote uitdaging voor de komende jaren in de HVAC- en koelingsindustrie is om natuurlijke koudemiddeltechnologie te ontwikkelen ter vervanging van CFK's, HCFK's en HFK's koelmiddelen, " zei Mostafa Mafi, een van de auteurs op het papier. "Een oplossing om het energieverbruik in warmtepompen te verminderen, is de aarde te gebruiken als een hernieuwbare warmtebron/gootsteen om zowel de efficiëntie te verhogen als een diversiteit aan energiebronnen te creëren."