فناوری لوله حرارتی پرمافراست از اواسط قرن بیستم به طور گسترده در پروژه‌های مهندسی مناطق سردسیر در سراسر جهان به کار رفته است و به عنوان یک راه‌حل مؤثر برای مشکلاتی مانند نشست ناشی از ذوب و ناپایداری فونداسیون در زمین‌های منجمد دائمی عمل می‌کند. اولین و نماینده‌ترین کاربرد، خط لوله ترانس آلاسکا است که بیش از 1200 کیلومتر امتداد دارد. در امتداد این مسیر، تقریباً 112000 لوله حرارتی فولاد کربنی-آمونیاکی نصب شده است تا از انتقال گرما از خط لوله به زمین جلوگیری شود و در نتیجه از ذوب پرمافراست و فرونشست فونداسیون جلوگیری شود. آزمایش‌های عملیاتی نشان داده‌اند که این لوله‌های حرارتی می‌توانند به سرعت دمای دیواره‌های شمع و پرمافراست را در عمق تا شش متری کاهش دهند و حتی در طول تابستان آن را زیر 0 درجه سانتی‌گراد نگه دارند و از پایداری طولانی‌مدت خط لوله اطمینان حاصل کنند.

اصل کار به شرح زیر است: در فصول سرد، گرما از خاک از طریق لوله حرارتی به هوا منتقل می‌شود و خاک را خنک و منجمد می‌کند تا پایداری فونداسیون را افزایش دهد. در فصول گرم، لوله حرارتی به طور خودکار از کار می‌افتد و از بازگشت گرما جلوگیری می‌کند و اثر «ذخیره‌سازی سرد» را حفظ می‌کند. به طور معمول، این لوله‌های حرارتی از پیکربندی فولاد کربنی/آمونیاک استفاده می‌کنند، زیرا آمونیاک در دماهای پایین خواص ترموفیزیکی مطلوبی دارد و از نظر شیمیایی با فولاد کربنی سازگار است. یک طراحی رایج دارای قطر 89 میلی‌متر، ضخامت دیواره 6 میلی‌متر، طول کل 7 متر و عمق دفن 5 متر است، با بخش‌های کندانسور پره‌دار برای افزایش اتلاف گرما. مراحل کلیدی تولید شامل اطمینان از خلوص آمونیاک، محافظت در برابر خوردگی، آماده‌سازی خلاء و آزمایش عملکرد حرارتی است. فراتر از راه‌آهن، این فناوری در بزرگراه‌ها، پل‌ها و برج‌های انتقال در مناطق پرمافراست نیز کاربرد دارد. روش‌های تحقیق شامل نظارت میدانی دما و شبیه‌سازی عددی است که از مدل‌های حرارتی حالت ناپایدار برای پیش‌بینی تغییرات میدان دمای خاک، بهینه‌سازی طراحی لوله حرارتی و بهبود پایداری و ایمنی زیرساخت‌ها در مناطق پرمافراست استفاده می‌شود.