El Protocolo de Montreal de 1987 y el Protocolo de Kyoto de 1997 instaron a los países de todo el mundo a eliminar gradualmente sustancias como los CFC (clorofluorocarbonos), HCFC (hidroclorofluorocarbonos), y HFC (hidrofluorocarbonos) que agotan la capa de ozono y provocan el calentamiento global. Mucha calefacción, Los sistemas de ventilación y aire acondicionado todavía usan estos refrigerantes sintéticos que violan esos acuerdos internacionales y causan daños ambientales.

Recientemente, un equipo de investigadores iraníes investigó cómo los refrigerantes naturales podrían reemplazar a los CFC, HCFC y HFC en bombas de calor geotérmicas para reducir el consumo de energía y los costos operativos. Informan sus hallazgos en el Revista de energías renovables y sostenibles .

Los investigadores también examinaron los beneficios ambientales y económicos de los refrigerantes zeotrópicos y azeotrópicos, así como refrigerantes naturales. Basado en su modelado, los investigadores determinaron que los materiales naturales, incluyendo amoniaco y n-butano, son los refrigerantes de reemplazo más económicos y ecológicos para bombas de calor geotérmicas.

Las bombas de calor geotérmicas explotan cómo la temperatura de la tierra debajo de la superficie se estabiliza a mediados de los 50 grados Fahrenheit mediante el uso de un ciclo de compresión de vapor equipado con tuberías enterradas en zanjas horizontales o pozos verticales. Las bombas de calor geotérmicas extraen calor del suelo (en invierno) y disipan el calor al suelo (en verano) haciendo circular un fluido como el agua a través de tuberías enterradas. Este diseño aprovecha las temperaturas moderadas del suelo para aumentar la eficiencia y reducir los costos operativos de los sistemas de calefacción y refrigeración.

En su revisión, los investigadores ejecutaron un programa de análisis de horas para calcular las cargas de calefacción y refrigeración en un edificio de 14 pisos, edificio residencial. Luego, aplicaron sus hallazgos a un solucionador de ecuaciones de ingeniería para modelar el ciclo termodinámico de una bomba de calor de fuente terrestre de circuito abierto y cerrado con diferentes refrigerantes conocidos.

"El gran desafío para los próximos años en la industria de HVAC y refrigeración es establecer tecnología de refrigerante natural para sustituir a los CFC, Refrigerantes HCFC y HFC, "dijo Mostafa Mafi, uno de los autores del artículo. "Una solución para reducir el consumo de energía en las bombas de calor es utilizar la tierra como una fuente de calor renovable / disipador para aumentar la eficiencia y crear una diversidad de fuentes de energía".