District Heating & Cooling o redes urbanas de calor y frío; ventajas de un sistema eficiente

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El termino internacionalmente conocido como District Heating & Cooling hace referencia al sistema de producción centralizada de calor y frío mediante un sistema de redes que transportan fluidos térmicos para satisfacer la demanda de calefacción, agua caliente sanitaria y/o frío de todos aquellos usuarios que se encuentren conectados por dicho sistema de redes (edificios residenciales, oficinas, comercios, hoteles…) de forma eficiente por su potencial ahorro energético.

El sistema de district heating o redes de distrito permite aprovechar la energía térmica residual y especialmente la de las centrales de cogeneración, el aprovechamiento de recursos energéticos como el calor residual de los procesos industriales, la geotermia; permite además la valorización energética de los residuos sólidos urbanos y el aprovechamiento de las fuentes renovables, como la biomasa o la energía solar, fácilmente integrables en los sistemas centralizados.

Estos sistemas, relativamente recientes en España, están implantados desde hace años en muchos otros países y grandes capitales europeas como Paris, que cuenta en la actualidad con la mayor red de frío urbana de Europa que alimenta a más de 500 edificios, entre ellos el Museo Louvre, con una red de más de 70 km.

Elementos de las redes de calor y frío

Las redes de distrito para la distribución de calor y/o frío están formadas por un entramado de tuberías aisladas mediante el cual la energía térmica se distribuye desde una central de generación hasta un conjunto de consumidores. Así, los elementos principales en cualquier red de distribución serán:

Central de generación

Las centrales de generación de energía se diseñan para abastecer el total de la demanda de calefacción, de refrigeración y de agua caliente sanitaria. El tipo de central depende de varios factores tales como el combustible que se utiliza, la tecnología y la ubicación escogida. El caso ideal, dentro de las zonas urbanas, es aprovechar la energía térmica residual de centrales que ya funcionen o crear centrales nuevas en las que se pueda aprovechar la energía térmica residual de la producción de electricidad o en las que haya combustible residual. De todas formas, la tendencia actual es que las centrales de generación eléctrica no estén dentro del centro urbano.

Para generar energía térmica en forma de calor, pueden utilizarse desde calderas hasta equipos de cogeneración, tanto si son motores como si son turbinas. Cada una de las tecnologías puede combinarse con las diversas fuentes energéticas disponibles y dan como resultado un grado de emisiones más o menos elevado (hay más emisiones si el combustible es fósil y menos si se utiliza biomasa, energías renovables o calor residual).

Independientemente del tipo de central de generación que se utilice, existe la posibilidad de integrar energía solar al circuito. La solución más extendida es que la producción de la energía solar térmica sea consumida en el mismo edificio sin exportarla a la red. La manera de adaptarla dependerá de la configuración del sistema global, en el que las temperaturas de trabajo de la red de calor juegan un papel muy importante. Para generar energía térmica en forma de frío, lo más común es la refrigeradora por compresión que se alimenta mediante energía eléctrica. Existe la posibilidad de utilizar sistemas por absorción y adsorción alimentados por fuentes de calor. La integración de esta tecnología es adecuada en sistemas en los que la generación de calor se produce mediante una fuente residual como las incineradoras, los calores residuales o, incluso, las cogeneraciones. En cualquier caso, estos sistemas necesitan el apoyo de sistemas de refrigeración por compresión.

Red de tuberías de distribución

La red de tuberías de los sistemas de district heating & cooling permite la distribución de los fluidos está formada principalmente de tubos aislados para minimizar las pérdidas térmicas. Mediante agua, se transporta la energía hasta los usuarios, donde se cede el calor a los puntos de consumo enfriando el fluido, en el caso de las redes de calefacción (o bien se absorbe el calor de los puntos de consumo, es decir, se calienta el fluido, en el caso de redes de refrigeración).

La red de tuberías de un sistema de district heating puede dividirse en tres grupos:

  • Red troncal: conduce el calor (o el frío) desde grandes centrales de DH/DC hasta las redes locales de distribución.
  • Ramales: conducen el calor (o el frío) desde la red troncal, o bien desde una pequeña central hasta las tuberías de servicio. Las tuberías principales suelen seguir la dirección de las calles o carreteras.
  • Acometidas o ramales de servicio a clientes: se refieren a las tuberías de interconexión desde la red de distribución hasta cada edificio o subestación.

La red de distribución de tuberías debe disponer además de sistemas capaces de detectar posibles fugas de agua tanto en las tuberías hacia el exterior, debido a un defecto en las mismas, como desde el terreno hasta las tuberías por fisuras o problemas en la protección.

Subestaciones

La transferencia térmica entre la red de distribución y los consumidores (edificios o viviendas) se realiza a través de una subestación formada por un intercambiador y los elementos que regulan y controlan que el funcionamiento sea el correcto, así como los elementos de medición para facturar las energías.

Las subestaciones consisten en un equipo de regulación y control, un equipo de recuento y, en función del tipo de subestación, también se dispone de equipos de intercambio o de almacenaje.

Existen principalmente dos tipos de subestaciones, las de conexión directa, con las que no hay una diferenciación entre el circuito de la red y el circuito del usuario, y las subestaciones de conexión indirecta, en las que se separa la red de la instalación interior, donde generalmente la separación se realiza mediante un intercambiador de calor. Debe presuponerse que el sistema de agua caliente sanitaria del usuario siempre será un circuito independiente de la red, puesto que debe cumplir unas condiciones higiénicas especiales.

Las subestaciones adecúan la presión y la temperatura de la red de distribución a las condiciones necesarias para el consumo del edificio, y garantizan los saltos de temperatura necesarios para una buena eficiencia del sistema.

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Ventajas del sistema

Con respecto a las ventajas que aporta la implantación de un sistema de district heating & cooling, estas se pueden dividir en cuatro áreas fundamentales:

Ventajas medioambientales

  • Habitualmente se utilizan fuentes de energía residuales (residuos sólidos urbanos o alternativas) en equipos de alto rendimiento energético, minimizando así el consumo de energías primarias de origen fósil.
  • Reducción de emisión de gases de efecto invernadero al ser una solución más eficiente energéticamente.
  • Importante reducción de pérdidas de refrigerante a la atmósfera en relación con los sistemas convencionales.
  • Disminución de ruidos y vibraciones en los edificios conectados al sistema.
  • Nulo impacto visual puesto que el sistema permite que las azoteas y fachadas queden totalmente despejadas.

Ventajas económicas

  • Reducción drástica de la potencia eléctrica a contratar.
  • Ahorro en la factura energética del usuario.
  • Reducción en el coste de mantenimiento y menor necesidad de especialización de los técnicos.
  • No se precisa comprar ni reponer los equipos de producción propios.
  • Facilidad en la previsión de la facturación energética.
  • Mayor espacio disponible para la comercialización u otros usos.
  • Edificios de última generación con un alto valor añadido.

Ventajas de seguridad

  • Garantía de seguridad y continuidad del suministro.
  • Eliminación de riesgos sanitarios.
  • Supervisión permanente de las instalaciones por parte de especialistas, incluyendo las subestaciones.
  • Ausencia de gases inflamables dentro del edificio.

Ventajas de uso

  • Flexibilidad: el servicio está asegurado en todo momento, sin necesidad de planificación y adaptándose a las diferentes necesidades del usuario resultando fácil la ampliación de potencia con una mínima inversión en equipos propios.
  • Fiabilidad: la redundancia y la calidad de nuestros equipos, su automatización y su supervisión permanente, por técnicos altamente cualificados, garantizan la fiabilidad del servicio prestado.
  • Simplicidad: instalaciones menos complejas y económicas en su mantenimiento. Aumento de la simplicidad de operación de las instalaciones puesto que la producción de energía no pertenece al edificio.
  • Ahorro de espacio con azoteas despejadas y salas técnicas de dimensiones reducidas.
  • Ausencia de vibraciones, ruidos e impactos visuales negativos debido a la eliminación de equipos de aire acondicionado o chimeneas.

Por supuesto, y a pesar de los numerosos beneficios contemplados, en la implantación de los sistemas de redes urbanas de calor y frío será necesario el análisis previo de una serie de condicionantes que aconsejen su realización. En dicho análisis se tendrán en cuenta las condiciones económicas que requiera el proyecto en cuanto a inversión y financiación, condiciones técnicas en cuanto a la concentración o dispersión de la demanda, perfil, demanda mínima de calor y frío, escenarios de reducción de consumo en los edificios… y por supuesto, condiciones medioambientales en relación a la facilidad de integración de energías renovables y eficiencia de la red.

Detectar la oportunidad de construir una red de distrito en la fase de planeamiento urbanístico será un elemento clave para el éxito del proyecto, reduciendo costes e integrándolo con el resto de servicios.

Fuentes: IDAE “Guía Básica Redes de Distrito de Calor y Frío”, ADHAC – Asociación de Empresas de Redes de Calor y Frío, Districlima
 

Modificado por última vez enViernes, 23 Septiembre 2016 13:40
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