สารทำความเย็นจากธรรมชาติถือเป็นสารที่ทำหน้าที่เป็นสารทำความเย็นในระบบทำความเย็น (รวมถึง ตู้เย็นระบบปรับอากาศและเครื่องปรับอากาศ ) เป็นทางเลือกแทนสารทำความเย็นสังเคราะห์ เช่น คลอโรฟลูออโรคาร์บอน (CFC) ไฮโดร คลอโรฟลูออโรคาร์บอน (HCFC) และ ไฮ โดรฟลูออโรคาร์บอน (HFC) แตกต่างจากสารทำความเย็นอื่นๆ สารทำความเย็นจากธรรมชาติสามารถพบได้ในธรรมชาติและมีจำหน่ายในเชิงพาณิชย์ด้วยกระบวนการทางอุตสาหกรรม เช่นการกลั่นแยกส่วนปฏิกิริยาเคมี เช่นกระบวนการฮาเบอร์และก๊าซที่แยกตัวออกมา ที่โดดเด่นที่สุด ได้แก่ ไฮโดรคาร์บอนธรรมชาติต่างๆ คาร์บอนไดออกไซด์ แอมโมเนีย และน้ำ^{[ 1 ]} ปัจจุบัน มีการใช้สารทำความเย็นจากธรรมชาติในอุปกรณ์ใหม่ๆ มากกว่าสารทำความเย็นสังเคราะห์ เนื่องจากมีความยั่งยืนสูงกว่าด้วยเทคโนโลยีที่มีอยู่ในปัจจุบัน เกือบ 75 เปอร์เซ็นต์ของภาคส่วนการทำความเย็นและเครื่องปรับอากาศมีศักยภาพที่จะเปลี่ยนไปใช้สารทำความเย็นจากธรรมชาติได้^{[ 2 ]}

สารทำความเย็นสังเคราะห์ถูกนำมาใช้ในระบบทำความเย็นตั้งแต่มีการสร้าง CFC และ HCFC ในปี 1929 ^{[ 3 ]}เมื่อสารทำความเย็นเหล่านี้รั่วไหลออกจากระบบและเข้าสู่ชั้นบรรยากาศ อาจส่งผลเสียต่อชั้นโอโซนและภาวะโลกร้อน สารทำความเย็น CFC ประกอบด้วยคาร์บอน ฟลูออรีน และคลอรีน และกลายเป็นแหล่งสำคัญของคลอรีนอนินทรีย์ในชั้นสตราโตสเฟียร์หลังจากการสลายตัวด้วยแสงยูวีคลอรีนที่ปล่อยออกมายังมีฤทธิ์ในการทำลายชั้นโอโซนอีกด้วย^{[ 4 ​​]} HCFC มีอายุในชั้นบรรยากาศสั้นกว่า CFC เนื่องจากมีการเพิ่มไฮโดรเจน แต่ก็ยังส่งผลเสียต่อสิ่งแวดล้อมจากธาตุคลอรีน^{[ 5 ]} HFC ไม่มีคลอรีนและมีอายุในชั้นบรรยากาศสั้น แต่ก็ยังดูดซับรังสีอินฟราเรดและมีส่วนทำให้เกิดปรากฏการณ์เรือนกระจกจากธาตุฟลูออรีน^{[ 6 ]}

ในปี 1987 พิธีสารมอนทรีออลได้ตระหนักถึงอันตรายเหล่านี้เป็นครั้งแรกและห้ามใช้ CFC ภายในปี 2010 ^{[ 7 ]}การแก้ไขเพิ่มเติมในปี 1990 ได้รวมข้อตกลงที่จะทยอยเลิกใช้ HCFC ภายในปี 2020 โดยยุติการผลิตและการนำเข้าภายในปี 2030 ^{[ 8 ]}สารทำความเย็น HFC ซึ่งมีผลกระทบต่อชั้นโอโซนน้อยมาก ถูกมองว่าเป็นสารทดแทนที่ใช้ได้ แต่สารเหล่านี้ก็มีผลกระทบต่อภาวะโลกร้อนสูงเช่นกันการแก้ไขเพิ่มเติมของคิกาลีในปี 2016 เรียกร้องให้ลดการใช้ HFC ลง 80% ในอีก 30 ปีข้างหน้า^{[ 9 ]}สารทำความเย็นจากธรรมชาติเป็นหนึ่งในตัวเลือกที่มีศักยภาพในการทดแทน HFC และกำลังได้รับความนิยมและมีการใช้งานเพิ่มมากขึ้น คาดว่าอุตสาหกรรมสารทำความเย็นจากธรรมชาติจะมีอัตราการเติบโตเฉลี่ยต่อปีที่ 8.5% ในอีก 4 ปีข้างหน้า^{[ 10 ]}และคาดว่าจะกลายเป็นอุตสาหกรรมมูลค่า 2.88 พันล้านดอลลาร์สหรัฐภายในปี 2027 ^{[ 2 ]}

โดยทั่วไป สารทำความเย็นจะได้รับการประเมินทั้งจากศักยภาพในการทำให้เกิดภาวะโลกร้อน (GWP)และศักยภาพในการทำลายโอโซน (ODP)มาตราส่วน GWP ได้รับการกำหนดมาตรฐานเป็นคาร์บอนไดออกไซด์ โดยค่าของสารทำความเย็นจะเป็นค่าทวีคูณของความร้อนที่จะถูกดูดซับโดยคาร์บอนไดออกไซด์มวลเดียวกันในช่วงเวลาหนึ่ง^{[ 11 ]}โดยทั่วไปจะวัดในช่วงเวลา 100 ปี ODP วัดผลกระทบสัมพัทธ์ของสารทำความเย็นต่อชั้นโอโซน โดยกำหนดมาตรฐานเป็น R-11 ซึ่งมีค่าเท่ากับ 1 ^{[ 12 ]}

ค่า GWP และ ODP แตกต่างกันอย่างมากในสารทำความเย็นแต่ละชนิด โดยทั่วไปแล้ว CFCs มีผลกระทบสูงที่สุด โดยมีค่า GWP และ ODP สูง HCFCs มีค่า GWP ใกล้เคียงกันและค่า ODP ปานกลาง HFCs มีค่า GWP ใกล้เคียงกันแต่มีค่า ODP เป็นศูนย์ สารทำความเย็นจากธรรมชาติมีค่า GWP ต่ำถึงศูนย์และค่า ODP เป็นศูนย์^{[ 13 ]}ดังนั้น สารทำความเย็นจากธรรมชาติจึงได้รับความสนใจเพิ่มมากขึ้นในการนำมาใช้แทน HFCs และเป็นทางเลือกที่ยั่งยืนกว่าสำหรับการทำความเย็น^{[ 1 ]}

สารประกอบไฮโดรเจนบริสุทธิ์มีการใช้งานปานกลางในการทำความเย็นไฮโดรคาร์บอนเป็นตัวเลือกที่เหมาะสมสำหรับใช้เป็นสารทำความเย็น เนื่องจากนอกจากจะให้คุณสมบัติในการทำความเย็นแล้ว ยังมีอยู่มากมายและประหยัดพลังงาน โดยมีประสิทธิภาพการใช้พลังงานสูงกว่าสารทำความเย็นสังเคราะห์ถึง 50% ^{[ 14 ]}ไฮโดรคาร์บอนยังเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม เนื่องจากมีอยู่ในธรรมชาติและมีค่าศักยภาพในการทำให้เกิดภาวะโลกร้อน (GWP) ต่ำ^{[ 11 ]}ในอดีต ไฮโดรคาร์บอนส่วนใหญ่ถูกนำมาใช้เป็นสารทำความเย็นสำหรับการทำความเย็นในอุตสาหกรรม แต่ด้วยการเปลี่ยนแปลงไปสู่สารทำความเย็นจากธรรมชาติในปัจจุบัน ทำให้เริ่มมีการใช้งานเพิ่มขึ้นในด้านอื่นๆ ของการทำความเย็น^{[ 1 ]}และเป็นสารทำความเย็นที่ได้รับความนิยมในหลายประเทศในยุโรป^{[ 15 ]}

สารไฮโดรคาร์บอนที่ใช้เป็นสารทำความเย็น ได้แก่:

• มีเทน (CH ) [R-50]
• อีเทน (CH CH ) [R-170]
• โพรเพน (CH CH CH ) [R-290]
• เอทิลีน (CH CH ) [R-1150]
• เอ็น-บิวเทน (CH CH CH CH ) [R-600]
• ไอโซบิวเทน (CH(CH ) ) [R-600a]
• โพรพิลีน (CH CHCH ) [R-1270]
• เพนเทน (CH CH CH CH CH ) [R-601]
• ไอโซเพนเทน (CH(CH ) CH CH ) [R-601a]
• ไซโคลเพนเทน ((CH ) )

ข้อเสียหลักของการใช้ไฮโดรคาร์บอนเป็นสารทำความเย็นคือไฮโดรคาร์บอนไวไฟอย่างมากที่ความดันสูง ในอดีต ความเสี่ยงนี้ได้รับการบรรเทาลงโดยการเปลี่ยนไฮโดรคาร์บอนเป็น CFCs, HCFCs และ HFCs ^{[ 16 ]}แต่ด้วยการหลีกเลี่ยงสารดังกล่าวที่เพิ่มมากขึ้น ปัญหาเรื่องความไวไฟจึงต้องได้รับการแก้ไข ระบบทำความเย็นทำงานโดยการเพิ่มความดันของสารทำความเย็นจนถึงจุดที่เริ่มแสดงคุณสมบัติของสารทำความเย็น แต่ด้วยความเสี่ยงของการเพิ่มความดันของไฮโดรคาร์บอน จึงต้องใช้ความระมัดระวังมากขึ้นเกี่ยวกับความดันภายใน เพื่อให้ไฮโดรคาร์บอนติดไฟได้ จะต้องมีการปล่อยไฮโดรคาร์บอนออกมาก่อน ซึ่งจะผสมกับอากาศในสัดส่วนที่ถูกต้อง จากนั้นจะต้องมีแหล่งกำเนิดประกายไฟ^{[ 17 ]}ช่วงความไวไฟของไฮโดรคาร์บอนอยู่ระหว่าง 1 ถึง 10% และแหล่งกำเนิดประกายไฟจะต้องมีพลังงานมากกว่า 0.25 J หรืออุณหภูมิสูงกว่า 440 °C ^{[ 15 ]}

มาตรการความปลอดภัยในปัจจุบันเกี่ยวกับการใช้ไฮโดรคาร์บอนได้รับการกำหนดโดยสำนักงานคุ้มครองสิ่งแวดล้อม (EPA)แนวทางของ EPA เกี่ยวกับการใช้ไฮโดรคาร์บอนเป็นสารทำความเย็นนั้นรวมถึงการกำหนดช่วงความดันสำหรับระบบทำความเย็นไฮโดรคาร์บอนโดยเฉพาะ การรับรองว่าได้กำจัดส่วนประกอบที่อาจก่อให้เกิดไฟไหม้ออกจากระบบทำความเย็นไฮโดรคาร์บอน เช่น ส่วนประกอบทางไฟฟ้าที่อาจเกิดประกายไฟ และการกำหนดมาตรฐานในการก่อสร้างระบบเพื่อให้มั่นใจในความปลอดภัยในระดับที่สูงขึ้น^{[ 16 ] [ 18 ]}การติดตั้งระบบระบายอากาศเพื่อให้ความเข้มข้นในอากาศต่ำกว่าขีดจำกัดการติดไฟ และการลดขนาดปริมาณสารทำความเย็นสูงสุด เป็นมาตรการความปลอดภัยที่ใช้ได้ผลอีกประการหนึ่ง^{[ 15 ]}ความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีในการลดปริมาณสารทำความเย็นทั้งหมดเพิ่งได้รับมาเมื่อเร็ว ๆ นี้โดยใช้เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบมินิแชนเนลอะลูมิเนียม^{[ 19 ]}

ตลาดสารทำความเย็นไฮโดรคาร์บอนเติบโตขึ้นเนื่องจากความกังวลที่เพิ่มขึ้นเกี่ยวกับผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมของสารทำความเย็นสังเคราะห์ทั่วไป ตามข้อมูลของ ASHRAE อุปกรณ์ที่ใช้สารทำความเย็นไฮโดรคาร์บอนมีดังต่อไปนี้: ^{[ 1 ]}

• ระบบที่มีกำลังไฟต่ำ เช่น ตู้เย็น ตู้แช่แข็ง และเครื่องปรับอากาศแบบพกพา
• ระบบทำความเย็นเชิงพาณิชย์แบบตั้งเดี่ยว รวมถึงเครื่องทำเครื่องดื่มและไอศกรีม
• ระบบทำความเย็นแบบรวมศูนย์ทางอ้อมสำหรับซูเปอร์มาร์เก็ต
• ระบบทำความเย็นสำหรับรถบรรทุก
• เครื่องทำความเย็นขนาด 1 กิโลวัตต์ – 150 กิโลวัตต์

คาร์บอนไดออกไซด์ถูกนำมาใช้เป็นสารทำความเย็นอย่างแพร่หลาย ข้อดีหลักของคาร์บอนไดออกไซด์ในฐานะสารทำความเย็นมาจากการที่ EPA จัดให้เป็นสารทำความเย็นประเภท A1 ^{[ 16 ]}ซึ่งจัดอยู่ในประเภทสารทำความเย็นที่มีความเป็นพิษและอันตรายน้อยที่สุด ทำให้คาร์บอนไดออกไซด์เป็นสารทำความเย็นที่เหมาะสมสำหรับระบบที่ใช้ในพื้นที่ที่การรั่วไหลอาจทำให้เกิดการสัมผัสได้ คาร์บอนไดออกไซด์ถูกนำมาใช้อย่างแพร่หลายในระบบทำความเย็นขนาดใหญ่ บางครั้งผ่านระบบทำความเย็นแบบเรียงลำดับ^{[ 16 ]}นอกจากนี้ยังใช้บ้างในระบบทำความเย็นของรถยนต์^{[ 20 ]}และถือว่าเหมาะสมสำหรับการใช้งานในระบบทำความเย็นและเครื่องปรับอากาศในครัวเรือน พาณิชย์ และอุตสาหกรรม^{[ 1 ]}คาร์บอนไดออกไซด์ยังมีอยู่มากมายและราคาไม่แพง ปัจจัยเหล่านี้ทำให้คาร์บอนไดออกไซด์ถูกนำมาใช้เป็นสารทำความเย็นตั้งแต่ปี 1850 เมื่อได้รับการจดสิทธิบัตรเพื่อใช้เป็นสารทำความเย็นในสหราชอาณาจักร^{[ 21 ]}การใช้คาร์บอนไดออกไซด์ในขณะนั้นมีจำกัดเนื่องจากต้องใช้แรงดันสูงเพื่อให้คุณสมบัติของสารทำความเย็นปรากฏออกมา แต่แรงดันเหล่านี้สามารถเข้าถึงและคงไว้ได้ง่ายด้วยเทคโนโลยีการอัดแรงดันในปัจจุบัน

ข้อกังวลหลักเกี่ยวกับการใช้คาร์บอนไดออกไซด์ในการทำความเย็นคือความดันที่เพิ่มขึ้นซึ่งจำเป็นสำหรับคาร์บอนไดออกไซด์ในการทำหน้าที่เป็นสารทำความเย็น คาร์บอนไดออกไซด์ต้องการความดันที่สูงกว่าเพื่อให้สามารถควบแน่นภายในระบบทำความเย็น ซึ่งหมายความว่าต้องมีความดันมากกว่าสารทำความเย็นจากธรรมชาติอื่นๆ^{[ 22 ]}อาจต้องใช้ความดันสูงถึง 200 บรรยากาศเพื่อให้ได้ความดันที่เพียงพอสำหรับการควบแน่น^{[ 23 ]}ระบบทำความเย็นที่ใช้คาร์บอนไดออกไซด์จำเป็นต้องสร้างขึ้นเพื่อทนต่อความดันที่สูงขึ้น ซึ่งทำให้ระบบทำความเย็นแบบเก่าไม่สามารถปรับปรุงเพื่อใช้คาร์บอนไดออกไซด์ได้ อย่างไรก็ตาม หากใช้คาร์บอนไดออกไซด์เป็นส่วนหนึ่งของระบบทำความเย็นแบบเรียงลำดับ ก็สามารถใช้ได้ที่ความดันต่ำกว่า^{[ 21 ]}การใช้คาร์บอนไดออกไซด์ในระบบทำความเย็นแบบเรียงลำดับยังหมายความว่าประโยชน์ที่กล่าวมาข้างต้นในเรื่องความพร้อมใช้งานและราคาต่ำนั้นสามารถนำไปใช้กับระบบแบบเรียงลำดับได้

นอกจากนี้ การเพิ่มแรงดันที่ต้องการยังมีประโยชน์อีกด้วย แรงดันที่เพิ่มขึ้นทำให้ความหนาแน่นของก๊าซสูงขึ้น ซึ่งช่วยให้เกิดผลการทำความเย็นที่มากขึ้น^{[ 15 ]}ทำให้เหมาะสำหรับการทำความเย็นโหลดที่มีความหนาแน่นสูง เช่น โหลดที่พบในห้องเซิร์ฟเวอร์^{[ 1 ]}นอกจากนี้ยังช่วยให้คาร์บอนไดออกไซด์ทำงานได้ดีภายใต้สภาวะเย็น (-30 ถึง -50 °C) เนื่องจากมีการลดลงของอุณหภูมิอิ่มตัวเพียงเล็กน้อยสำหรับแรงดันตกที่กำหนด^{[ 15 ]}ตู้แช่แข็งแบบแผ่นและตู้แช่แข็งแบบเร่งด่วนพบว่ามีประสิทธิภาพและเวลาในการแช่แข็งที่ดีขึ้นเมื่อใช้คาร์บอนไดออกไซด์^{[ 15 ]}นอกจากนี้ยังมีข้อเสนอแนะสำหรับการปรับปรุงวงจรเทอร์โมไดนามิกเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพของคาร์บอนไดออกไซด์ที่อุณหภูมิสูงขึ้น^{[ 19 ]}อุปกรณ์ที่ใช้สารทำความเย็นคาร์บอนไดออกไซด์ไม่จำเป็นต้องหนักกว่า ใหญ่กว่า หรืออันตรายกว่าอุปกรณ์ที่คล้ายกัน แม้ว่าจะมีแรงดันใช้งานสูงกว่าเนื่องจากอัตราการไหลของปริมาตรสารทำความเย็นลดลง^{[ 24 ]}

เมื่อความดันของคาร์บอนไดออกไซด์เพิ่มขึ้นเกินจุดวิกฤตที่ 7.3773 MPa จะไม่สามารถกลายเป็นของเหลวได้ ความร้อนต้องถูกระบายออกโดยการทำให้ก๊าซที่มีความหนาแน่นสูงเย็นลง ซึ่งสร้างสถานการณ์ที่เป็นประโยชน์ต่อปั๊มความร้อนสำหรับทำความร้อนน้ำ ปั๊มเหล่านี้มีประสิทธิภาพเป็นพิเศษเมื่อมีน้ำเย็นไหลเข้ามา^{[ 1 ]}

แอมโมเนีย ( NH3 ที่ใช้เป็นสารทำความเย็นคือแอมโมเนียปราศจากน้ำซึ่งมีความบริสุทธิ์อย่างน้อย 99.5% ^{[ 25 ]}น้ำและน้ำมันต้องไม่เกิน 33 และ 2 ppm ตามลำดับ สารทำความเย็นแอมโมเนียถูกเก็บไว้ในภาชนะที่มีแรงดัน เมื่อปล่อยแรงดัน แอมโมเนียจะระเหยอย่างรวดเร็ว ทำให้อุณหภูมิของของเหลวลดลงจนถึงจุดเดือดที่ -33 °C (-28 °F) ซึ่งทำให้มีประโยชน์ในระบบทำความเย็น^{[ 25 ]}

แอมโมเนียถูกนำมาใช้บ่อยครั้งในการทำความเย็นในอุตสาหกรรมนับตั้งแต่เริ่มใช้ในกระบวนการอัดครั้งแรกในปี 1872 เนื่องจากมีคุณสมบัติทางเทอร์โมไดนามิกที่ดี ประสิทธิภาพ และผลกำไร^{[ 16 ]}แอมโมเนียถูกผลิตในปริมาณมากเนื่องจากอุตสาหกรรมปุ๋ย ทำให้มีราคาค่อนข้างถูก^{[ 1 ]}มีค่า GWP และ ODP เป็นศูนย์ ทำให้ผลกระทบจากการรั่วไหลของแอมโมเนียต่อสภาพภูมิอากาศนั้นน้อยมาก^{[ 26 ]}นอกจากนี้ แอมโมเนียยังทนต่อน้ำมันแร่และมีความไวต่ำต่อน้ำปริมาณเล็กน้อยในระบบ^{[ 15 ]}ความร้อนของการระเหยของแอมโมเนียสูงและอัตราการไหลต่ำ ซึ่งต้องใช้เทคโนโลยีที่แตกต่างจากสารทำความเย็นอื่นๆ อัตราการไหลต่ำทำให้แอมโมเนียถูกจำกัดการใช้งานในระบบที่มีความจุขนาดใหญ่มาโดยตลอด^{[ 16 ]}

ปัญหาใหญ่ประการหนึ่งของการใช้แอมโมเนียในการทำความเย็นคือความเป็นพิษ แอมโมเนียเป็นอันตรายถึงชีวิตในปริมาณที่กำหนด แต่การเตรียมการที่เหมาะสมและขั้นตอนฉุกเฉินสามารถลดความเสี่ยงเหล่านี้ลงได้เหลือเพียงการเสียชีวิตหนึ่งรายต่อทศวรรษ ตามข้อมูลของ EPA ^{[ 1 ]}กลิ่นที่ผิดปกติของแอมโมเนียเป็นเหตุผลหนึ่งที่ทำให้มนุษย์สามารถตรวจจับการรั่วไหลได้ที่ความเข้มข้นต่ำถึง 5 ppm ในขณะที่ผลกระทบที่เป็นพิษจะเริ่มที่ความเข้มข้นสูงกว่า 300 ppm ^{[ 1 ]}การสัมผัสเป็นเวลานานถึงสามสิบนาทีก็สามารถจัดการได้โดยไม่มีผลกระทบต่อสุขภาพในระยะยาว^{[ 26 ]}ด้วยเหตุนี้ อันตรายส่วนใหญ่จากการใช้แอมโมเนียเป็นสารทำความเย็นจึงเป็นเพียงเรื่องของการรับรู้ของสาธารณชนเท่านั้น จุดเน้นหลักของมาตรการด้านความปลอดภัยจึงเป็นการหลีกเลี่ยงการเพิ่มความเข้มข้นอย่างรวดเร็วจนถึงระดับที่ทำให้เกิดความตื่นตระหนกในหมู่สาธารณชน^{[ 15 ]}ความไวไฟก็ไม่ใช่เรื่องที่น่ากังวลเป็นพิเศษ เนื่องจากช่วงความไวไฟอยู่ที่ 15-28% ซึ่งจะตรวจพบได้ล่วงหน้าเป็นเวลานาน^{[ 16 ]}จัดเป็นประเภท 2L โดย ASHRAE สำหรับความสามารถในการติดไฟต่ำ^{[ 26 ]}

การใช้งานสารทำความเย็นที่มีแอมโมเนียเป็นส่วนประกอบอาจรวมถึงสิ่งต่อไปนี้: ^{[ 26 ] [ 1 ]}

• ระบบกักเก็บความร้อน
• เครื่องทำความเย็น HVAC
• กระบวนการทำความเย็น
• เครื่องปรับอากาศ
• กีฬาฤดูหนาว
• ระบบทำความเย็นส่วนกลาง
• ระบบปั๊มความร้อน
• ซูเปอร์มาร์เก็ต
• ร้านสะดวกซื้อ
• การเพิ่มประสิทธิภาพการผลิตสำหรับโรงไฟฟ้า

คาดว่าแอมโมเนียจะมีการใช้งานเพิ่มมากขึ้นใน อุตสาหกรรม HVAC&Rเนื่องจากเจ้าหน้าที่ได้รับทราบถึงความปลอดภัยที่ค่อนข้างสูงของแอมโมเนียมากขึ้น ปัจจุบันมีการใช้แอมโมเนียในระบบปั๊มความร้อนขนาดใหญ่และร้านขายของชำ รวมถึงโครงการต่างๆ เช่นสถานีอวกาศนานาชาติ [ ^{26 ] เช่น}เดียวกับคาร์บอนไดออกไซด์ แอมโมเนียยังสามารถใช้ในระบบทำความเย็นแบบเรียงลำดับเพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพของกระบวนการทำความเย็นได้อีกด้วย มีการใช้ระบบทำความเย็นแบบเรียงลำดับที่มีทั้งแอมโมเนียและคาร์บอนไดออกไซด์เพิ่มมากขึ้น^{[ 26 ]}เครื่องทำความเย็นแบบดูดซับที่มีส่วนผสมของน้ำ/แอมโมเนียก็คุ้มค่าในบางการใช้งาน เช่นระบบทำความเย็น ความร้อน และพลังงานแบบรวม [ ^{1 ] เทคโนโลยี}ที่ก้าวหน้ายังทำให้แอมโมเนียเป็นตัวเลือกที่เหมาะสมมากขึ้นสำหรับระบบขนาดเล็ก^{[ 16 ]}

น้ำไม่เป็นพิษ ไม่ติดไฟ มีค่า GWP และ ODP เป็นศูนย์ และมีต้นทุนต่ำ^{[ 1 ]}ความท้าทายทางเทคนิค เช่น ปริมาตรจำเพาะ สูงของน้ำ ที่อุณหภูมิต่ำอัตราส่วนความดัน สูง ที่จำเป็นในคอมเพรสเซอร์และอุณหภูมิสูงที่ทางออกของคอมเพรสเซอร์ เป็นอุปสรรคต่อการใช้น้ำและไอน้ำเป็นสารทำความเย็น^{[ 27 ]}นอกจากนี้ การใช้งานบางอย่างอาจพบปัญหาเกี่ยวกับการสะสมของตะกอนและการแพร่พันธุ์ของแบคทีเรีย แม้ว่าปัญหาเหล่านี้จะสามารถลดลงได้ด้วยเทคนิคต่างๆ เช่น การเติมสารเคมีเพื่อต่อสู้กับแบคทีเรียและการทำให้น้ำที่ใช้มีความอ่อนลง^{[ 28 ]}

โดยทั่วไปแล้ว น้ำจะถูกใช้ในอุณหภูมิสูงในเครื่องทำความเย็นแบบดูดซับลิเธียมโบรไมด์ แต่ค่าสัมประสิทธิ์ประสิทธิภาพ (COP) ในการใช้งานเหล่านี้มีค่าเพียงหนึ่งในห้าของเครื่องทำความเย็นแบบแรงเหวี่ยงที่ขับเคลื่อนด้วยไฟฟ้าทั่วไป^{[ 1 ]}วงจรทำความเย็นแบบอัดไอเป็นการใช้งานที่หายาก แต่มีศักยภาพที่จะให้ค่า COP สูงเนื่องจากคุณสมบัติทางเทอร์โมฟิสิกส์ของน้ำ^{[ 28 ]}นอกเหนือจากเครื่องทำความเย็นแบบดูดซับแล้ว น้ำยังสามารถใช้ในการลดความชื้น/การทำความเย็นแบบระเหยด้วยสารดูดความชื้น เครื่องทำความเย็นแบบดูดซับ และเครื่องทำความเย็นแบบอัด^{[ 15 ]}นอกจากนี้ยังมีการเสนอให้ใช้น้ำในคอมเพรสเซอร์แบบโรตารี่พิเศษ แม้ว่าขนาดและราคาของระบบเหล่านี้อาจมีขนาดใหญ่มากก็ตาม^{[ 15 ]}

ใน ระบบ ปั๊มความร้อน ทั่วไป น้ำสามารถเป็นสารทำความเย็นที่เหมาะสม โดยบางแอปพลิเคชันให้ค่า COP ที่เกิน 20 ^{[ 15 ]} ทำให้เป็นตัวเลือกที่ชัดเจนสำหรับแอปพลิเคชันทางอุตสาหกรรมที่มีอุณหภูมิสูงกว่า 80 °C ^{[ 29 ]}นอกจากนี้ น้ำยังแสดงให้เห็นว่าสามารถใช้เป็นสารทำความเย็นในปั๊มความร้อนจากแหล่งใต้ดินได้^{[ 30 ]}

อากาศนั้นฟรี ปลอดสารพิษ และไม่ส่งผลกระทบเชิงลบต่อสิ่งแวดล้อม อากาศสามารถใช้เป็นสารทำความเย็นในระบบทำความเย็นแบบวงจรอากาศซึ่งทำงานบนวงจรBraytonหรือJoule แบบย้อนกลับ ^{[ 31 ]}อากาศจะถูกอัดและขยายตัวเพื่อสร้างความสามารถในการทำความร้อนและความเย็น เดิมทีมีการใช้เครื่องขยายและเครื่องอัดแบบลูกสูบ ซึ่งทำให้ความน่าเชื่อถือต่ำ^{[ 31 ]}ด้วยการคิดค้นเครื่องอัดและเครื่องขยายแบบโรตารี่ ประสิทธิภาพและความน่าเชื่อถือของวงจรเหล่านี้จึงดีขึ้น และเมื่อรวมกับเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน ขนาดกะทัดรัดแบบใหม่ ทำให้อากาศสามารถแข่งขันกับสารทำความเย็นแบบดั้งเดิมได้มากขึ้น^{[ 31 ]}

ก๊าซเฉื่อยไม่ค่อยถูกนำมาใช้เป็นสารทำความเย็น การใช้งานหลักของก๊าซเฉื่อยในฐานะสารทำความเย็นคือในระบบทดลองซูเปอร์คูลแมนต์เหลวในห้องปฏิบัติการหรือในตัวนำยิ่งยวดโดยเฉพาะอย่างยิ่งฮีเลียมเหลวซึ่งมีจุดเดือดที่ 4.2 K ^{[ 32 ]}ไม่เคยถูกนำมาใช้ในการทำความเย็นในอุตสาหกรรมหรือในบ้าน

สารทำความเย็นจากธรรมชาติเหล่านี้เป็นสารที่สามารถใช้ในระบบทำความเย็นได้ แต่ไม่ได้ถูกนำมาใช้หรือใช้เพียงเล็กน้อยเท่านั้น เนื่องจากมีสารประกอบอื่นที่มีราคาถูกกว่าหรือจัดการและควบคุมได้ง่ายกว่า

• ไดเอทิลอีเทอร์/เอทิลอีเทอร์ ("อีเทอร์") (CH CH OCH CH ) [R-610] (ได้จากการกำจัดไฮโดรเจนออกจากเอทานอลไวไฟสูงมาก)
• เมทิลฟอร์เมต (HCOOCH₃ [R-611] (ได้จากปฏิกิริยาคาร์บอนิลเลชันของเมทานอลซึ่งโดยปกติแล้วทั้งสองอย่างได้มาจากซินแก๊สหรือได้จากการควบแน่นของเมทานอลไวไฟสูง)
• ไดเมทิลอีเทอร์ (CH₃OCH₃ [R-E170] (ได้จากการกำจัดน้ำออกจากทานอลซึ่งมาจากซินแก๊ส ก๊าซ ธรรมชาติหรือเชื้อเพลิงชีวภาพบางชนิด ติดไฟง่าย มีความเป็นพิษปานกลาง)

• เมทิลอะมีน (CH₃NH₂ ) ] (ได้จากปฏิกิริยาระหว่างแอมโมเนียและเมทานอล ; ความเป็นพิษปานกลาง; สารควบคุม)
• เอทิลอะมีน (CH CH NH ) [R-631] (ได้จากปฏิกิริยาระหว่างแอมโมเนียและเอทานอลเป็นพิษร้ายแรง)

ในระบบทำความเย็น น้ำมันถูกใช้เพื่อหล่อลื่นชิ้นส่วนในคอมเพรสเซอร์เพื่อให้มั่นใจว่าการทำงานเป็นไปอย่างถูกต้อง ในการทำงานทั่วไป น้ำมันหล่อลื่นบางส่วนอาจไหลเข้าไปในส่วนอื่นของระบบโดยไม่ได้ตั้งใจ ซึ่งส่งผลเสียต่อการถ่ายเทความร้อนและลักษณะแรงเสียดทานของสารทำความเย็น^{[ 33 ]}เพื่อหลีกเลี่ยงปัญหานี้ น้ำมันหล่อลื่นต้องเข้ากันได้และผสมเข้ากับสารทำความเย็นได้ดี ระบบ CFC ใช้น้ำมันแร่ แต่ระบบ HFC ไม่เข้ากันและต้องใช้น้ำมันที่ใช้เอสเทอร์และโพลีอัลคิลีนไกลคอลเป็นส่วนประกอบ ซึ่งมีราคาแพงกว่ามาก^{[ 33 ]}

ไฮโดรคาร์บอนมีความสามารถในการละลายต่ำกับน้ำมันแร่มาตรฐาน ดังนั้นจึงจำเป็นต้องใช้สารหล่อลื่นที่มีความสามารถในการละลายต่ำมาก โดยทั่วไปจะใช้โพลีอัลคิลีนไกลคอลและโพลีอัลฟาโอเลฟินในระบบเหล่านี้เนื่องจากมีจุดไหลและแรงดันไอต่ำ^{[ 34 ]}น้ำมันแบบดั้งเดิมไม่สามารถใช้เป็นสารหล่อลื่นในระบบคาร์บอนไดออกไซด์ได้ เนื่องจากคาร์บอนไดออกไซด์เป็นตัวทำละลายมากกว่า HFC ส่วนใหญ่^{[ 35 ]}น้ำมันโพลีเอสเตอร์ได้รับการออกแบบมาโดยเฉพาะสำหรับใช้ในระบบที่มีคาร์บอนไดออกไซด์เป็นส่วนประกอบ และยังช่วยป้องกันการสึกหรอของแบริ่งและค่าใช้จ่ายในการบำรุงรักษาที่เพิ่มขึ้น ซึ่งอาจเป็นผลมาจากความเครียดและแรงดันที่สูงขึ้นในระบบคาร์บอนไดออกไซด์^{[ 34 ]}แอมโมเนียต้องการสารหล่อลื่นที่มีอุณหภูมิการทำงานต่ำ ความต้านทานต่อการออกซิเดชันสูง ความลื่นไหล และความหนืดสูง โดยทั่วไปจะใช้โพลีอัลฟาโอเลฟินหรือส่วนผสมของโพลีอัลฟาโอเลฟินและอัลคิลเบนซีน^{[ 34 ]}

• กรีนพีซสารทำความเย็นจากธรรมชาติ: ทางออก

• รายชื่อสารทำความเย็น
• ระบบปรับอากาศรถยนต์ที่ยั่งยืนรวมถึงพันธมิตรเพื่อการแก้ปัญหาคาร์บอนไดออกไซด์ (Alliance for CO2 )
• eurammonโครงการไม่แสวงหาผลกำไรของยุโรปเพื่อส่งเสริมสารทำความเย็นจากธรรมชาติ