Permafrost warmtepijptechnologie is sinds het midden van de 20e eeuw op grote schaal toegepast in technische projecten in koude regio's over de hele wereld, en dient als een effectieve oplossing voor problemen zoals dooizetting en funderingsinstabiliteit in permanent bevroren grond. De vroegste en meest representatieve toepassing is de Trans-Alaska-pijpleiding, die zich uitstrekt over 1.200 kilometer. Langs deze route werden ongeveer 112.000 ammoniak-koolstofstalen warmtepijpen geïnstalleerd om te voorkomen dat warmte van de pijpleiding in de grond terechtkomt, waardoor dooi van de permafrost en funderingsverzakking wordt voorkomen. Operationele tests hebben aangetoond dat deze warmtepijpen de temperatuur van paalwanden en de permafrost op diepten tot zes meter snel kunnen verlagen, waardoor deze zelfs in de zomer onder 0°C blijft, wat de stabiliteit van de pijpleiding op lange termijn garandeert.

Het werkingsprincipe is als volgt: tijdens koude seizoenen wordt warmte uit de bodem via de warmtepijp naar de lucht overgedragen, waardoor de bodem afkoelt en bevriest om de funderingsstabiliteit te verbeteren. In warme seizoenen stopt de warmtepijp automatisch met werken, waardoor wordt voorkomen dat warmte terugstroomt en het "koude opslag"-effect behouden blijft. Meestal gebruiken deze warmtepijpen een koolstofstaal/ammoniak-configuratie, aangezien ammoniak gunstige thermofysische eigenschappen vertoont bij lage temperaturen en chemisch compatibel is met koolstofstaal. Een veelvoorkomend ontwerp heeft een diameter van 89 mm, een wanddikte van 6 mm, een totale lengte van 7 m en een begraafdiepte van 5 m, met geribbelde condensorsecties om de warmteafvoer te verbeteren. Belangrijke productiestappen zijn onder meer het waarborgen van de zuiverheid van ammoniak, corrosiebescherming, vacuümvoorbereiding en thermische prestatietests. Naast spoorwegen is deze technologie ook van toepassing op snelwegen, bruggen en transmissietorens in permafrostgebieden. Onderzoeksmethoden omvatten temperatuurmonitoring in het veld en numerieke simulatie, waarbij onstabiele thermische modellen worden gebruikt om variaties in het bodemtemperatuurveld te voorspellen, het ontwerp van warmtepijpen te optimaliseren en de stabiliteit en veiligheid van de infrastructuur in permafrostgebieden op lange termijn te verbeteren.