Le protocole de Montréal de 1987 et le protocole de Kyoto de 1997 ont appelé les pays du monde entier à éliminer progressivement des substances telles que les CFC (chlorofluorocarbures), HCFC (hydrochlorofluorocarbures), et les HFC (hydrofluorocarbures) qui appauvrissent la couche d'ozone et provoquent le réchauffement climatique. Beaucoup de chauffage, les systèmes de ventilation et de climatisation utilisent encore ces réfrigérants synthétiques qui violent ces accords internationaux et causent des dommages environnementaux.

Récemment, une équipe de chercheurs iraniens a étudié comment les réfrigérants naturels pourraient remplacer les CFC, HCFC et HFC dans les pompes à chaleur géothermiques pour réduire la consommation d'énergie et les coûts d'exploitation. Ils rendent compte de leurs conclusions dans le Journal de l'énergie renouvelable et durable .

Les chercheurs ont également examiné les avantages environnementaux et économiques des réfrigérants zéotropiques et azéotropes, ainsi que des réfrigérants naturels. Sur la base de leur modélisation, les chercheurs ont déterminé que les matériaux naturels, y compris l'ammoniac et le n-butane, sont les réfrigérants de remplacement les plus économiques et les plus respectueux de l'environnement pour les pompes à chaleur géothermiques.

Les pompes à chaleur géothermiques exploitent la façon dont la température de la terre sous la surface se stabilise au milieu des années 50 degrés Fahrenheit en utilisant un cycle de compression de vapeur équipé de tuyaux enterrés dans des tranchées horizontales ou des trous de forage verticaux. Les pompes à chaleur géothermiques extraient la chaleur du sol (en hiver) et dissipent la chaleur dans le sol (en été) en faisant circuler un fluide tel que l'eau à travers des tuyaux enterrés. Cette conception tire parti des températures modérées du sol pour augmenter l'efficacité et réduire les coûts d'exploitation des systèmes de chauffage et de refroidissement.

Dans leur critique, les chercheurs ont exécuté un programme d'analyse horaire pour calculer les charges de chauffage et de refroidissement dans un immeuble de 14 étages, bâtiment résidentiel. Puis, ils ont appliqué leurs résultats à un solveur d'équations techniques pour modéliser le cycle thermodynamique d'une pompe à chaleur géothermique en boucle ouverte et fermée avec différents réfrigérants connus.

"Le grand défi pour les années à venir dans l'industrie du CVC et de la réfrigération est d'établir une technologie de réfrigérant naturel pour remplacer les CFC, Réfrigérants HCFC et HFC, " a déclaré Mostafa Mafi, l'un des auteurs de l'article. « Une solution pour réduire la consommation d'énergie des pompes à chaleur consiste à utiliser la terre comme source/puits de chaleur renouvelable pour à la fois augmenter l'efficacité et créer une diversité de sources d'énergie. »