Elementos que componen las Redes de Calor y Frío

Las redes de calor y frío son una herramienta clave para avanzar en la descarbonización de las ciudades y hacia una realidad energética más sostenible. Su tecnología permite calefactar y refrigerar edificios mediante energía térmica producida con diferentes fuentes de origen renovable o mediante el aprovechamiento de los recursos energéticos locales.

Las redes conllevan múltiples ventajas para el usuario final, como son el ahorro en la factura energética, la supresión de ruidos o vibraciones, la reducción del coste de mantenimiento o la mitigación de las emisiones de CO2 asociadas.

Elementos de la infraestructura de las Redes de Calor y Frío

1. Central de producción 

En esta instalación se produce de forma centralizada el agua caliente o fría que el núcleo urbano demanda para calentar o refrigerar los edificios. De esta manera, se prescinde del modelo de producción individualizado para cada estancia o edificio, obteniendo un resultado más eficiente energéticamente, gracias a la demanda agregada y a la simultaneidad según los diferentes usos. Las centrales de producción se diseñan para ofrecer la máxima eficiencia y garantizar su disponibilidad 24/7 y la capacidad para cubrir tanto la demanda base como los picos de consumo que se den. A medida que la tecnología evoluciona, se actualizan los medios de producción, trasladándose cada mejora de la central a todos los clientes de la red.

Un sistema de control y monitorización permite ajustar en tiempo real (y en algunos casos anticipar) la producción a la demanda, en función de las consignas de las subestaciones conectadas a la red.  

Las redes suelen contar con múltiples centrales de producción, aportando mayor robustez a la solución centralizada de redes de calor y frío, al poder mantener la disponibilidad del servicio (backup) en caso de que se produzca un incidencio puntual en la producción o distribución.

A la hora de diseñar el tipo de central se tendrán que tener en cuenta factores como las fuentes o recursos energéticos disponibles, la ubicación de la instalación y la tecnología de producción de agua caliente o fría. En concreto, sobre esta última tecnología, encontramos diferencias en la producción según la energía térmica escogida:

• La producción de calor suele realizarse a partir soluciones renovables como, la biomasa (astilla forestal), la energía térmica solar, y la recuperación de calor residual; ya sea procedente de una planta de valorización energética o de procesos industriales, o mediante el uso de bombas de calor, lo que supone la electrificación eficiente de la calefacción (geo/hidro/aerotermia). La tendencia en redes de calor es rebajar cada vez más la temperatura de impulsión para facilitar la incorporación de nuevas fuentes de calor de menor entalpía.  

• La producción de frío se realiza mediante enfriadoras de alta eficiencia y el uso de fuentes de freecooling locales. En caso de disponer de una fuente de calor local procedente de una recuperación de energía térmica industrial, se puede hacer uso de máquinas de absorción para la producción de frío.

La supervisión continua de la producción, así como el buen mantenimiento preventivo de los equipos, son la clave para mantener la máxima eficiencia posible a lo largo de todo el año.

Además de los elementos de producción, las redes de calor y frío pueden disponer de medios de acumulación que permiten desvincular la generación directa de la demanda. La acumulación aporta tres grandes ventajas: 

• Atender picos de demanda superiores a la capacidad instalada. 
• Mantener la disponibilidad del servicio en caso de fallo en la producción. 
• Producir en aquellas horas del día en las que la energía tiene un coste menor.  

2. Red de distribución 

La red de distribución está formada por un conjunto de tuberías soterradas, que permiten transportar la energía térmica producida en la central en forma de fluido de agua caliente o fría hasta los edificios que forman parte de la red.

Las redes de distribución están formadas por una tubería de impulsión y otra de retorno para cada una de las energías térmicas que trasladan. En  caso de que la red sea de calor y frío, contará con cuatro conducciones, dos de impulsión y dos de retorno.

Estas tuberías están hechas con materiales aislantes para minimizar las pérdidas de energía térmica. Por ello, es muy útil contar con sistemas de detección en los conductores para verificar que el aislamiento está funcionando correctamente e identificar cualquier humedad que se produzca. Estos sistemas permitirán también detectar fugas de agua desde las tuberías hacia el exterior, así como infiltraciones desde el terreno hasta el interior de la tubería debido a una fisura o falta de protección.

La longitud de la red de distribución variará en función de la distancia a la que se encuentre la subestación a la que transportar el calor o el frío producido para su consumo. Podrá ser tan extensa como sea necesario, pues el aislamiento permite que las pérdidas no resulten significativas. No obstante, se debe procurar una distribución en forma de malla para minimizar las pérdidas de presión y reducir así el coste de bombeo.

3. Subestación de intercambio:  

Las subestaciones tienen la función de conectar la red de distribución con los edificios para transmitir la energía térmica a los consumidores. Estas instalaciones permiten que todos los edificios conectados dispongan de las mismas condiciones de suministro, sin que haya pérdida de calidad por encontrarse más cerca de la zona de generación de energía térmica.

La subestación tiene como elemento principal el intercambiador de calor y frío, a través del cual se traslada energía térmica a los elementos terminales para la calefacción o refrigeración de las estancias, manteniendo la separación hidráulica entre la red de distrito y la red de distribución interna del edificio (sistema secundario). Las subestaciones de cada edificio también pueden integrar distintas fuentes de energía residual o renovable (ej. energía térmica solar).

Además del intercambiador, la subestación contiene equipos que permiten adecuar la presión y la temperatura de la red de distribución para adaptarse a la demanda de consumo del edificio, garantizando una gestión óptima de los saltos de temperatura para la eficiencia del sistema.

A su vez, contienen elementos de regulación y control para su correcto funcionamiento, así como sistemas de medición que contabilizan la energía térmica final consumida para determinar la facturación. Esto supone una ventaja frente a sistemas individuales convencionales, pues el usuario únicamente paga por la energía térmica realmente consumida y puede hacer un seguimiento real sobre el resultado de las eventuales acciones de eficiencia energética que se den (ej. mejora de la envolvente de un edificio).