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Los principales elementos de un sistema de refrigeración solar integrado en redes de distrito de frío y calor son el subsistema de captación solar térmica, el subsistema de producción de calor convencional, el subsistema de refrigeración, el subsistema de acumulación, el subsistema de distribución y finalmente las subestaciones ubicadas en los puntos de consumo ( FIGURA 5-1 y Figura 5-2). El subsistema de refrigeración puede ser de compresión accionado eléctricamente, térmico (absorción, adsorción) o ambos simultáneamente. El subsistema de acumulación a su vez puede ser de calor, de frío o ambos. El subsistema de distribución puede ser de calor (DH = District Heating) o de calor y frío (DHC = District Heating and Cooling). Dependiendo de la disposición del conjunto de estos elementos en las redes de distrito, se pueden obtener diferentes configuraciones de los sistemas de refrigeración solar.

Atendiendo a la existencia o no de redes de frío y calor, se distinguen una serie de configuraciones básicas (Tabla 5-1). Las configuraciones básicas DH únicamente disponen de una red de distribución de calor (FIGURA 5-1). Las configuraciones básicas DHC están equipadas con redes de distrito de frío y calor (Figura 5-2). Finalmente, están los sistemas individuales, en los cuales no existen redes de distrito y cada unidad de consumo está equipada con su propio sistema de refrigeración solar (Figura 5-3). Los sistemas individuales ya se han analizado con profundidad en la literatura y, por tanto, no serán objeto de estudio de esta tesis.

En la Tabla 5-1 se puede observar que la producción de calor puede ser convencional o solar. Los equipos de producción de calor convencionales son las calderas de gas, calderas de biomasa, grupos de cogeneración, calderas de recuperación de calor procedente de procesos industriales o calor procedente de revalorización energética de residuos, etc. Los sistemas solares térmicos considerados están basados en captadores solares térmicos de baja temperatura.

Las letras C y D indican si la producción de calor o frío es centralizada ( C ) o descentralizada ( D ). En el primer caso, el calor o el frío se generan en una planta centralizada y posteriormente se distribuyen hacia los consumidores mediante una red de distrito de calor o frío respectivamente. En el caso descentralizado, la producción de calor o frío se realiza cerca del punto de consumo, bien sea en el propio edificio de los consumidores o bien en la propia vivienda. Por ejemplo la FIGURA 5-4 y FIGURA 5-5 muestran los esquemas de producción de frío centralizada y descentralizada (Summerheat, 2009).

Tabla 5-1. Configuraciones básicas de los sistemas térmicos de refrigeración solar.

SoC=producción solar centralizada, SoD=producción solar descentralizada,SoCD=producción solar mixta (centralizada y descentralizada),C=centralizada, D=descentralizada

Config.

básica Distribución

Producción de calor Producción de frío Convencional Solar Compresión Ab/dsorción

C D C D C D C D DH-SoC DH DH-SoD DH-SoCD DHC-SoC DHC DHC-SoD DHC-SoCD I-1 Individual I-2 I-3 I-4

Figura 5-1. Componentes principales de un sistema de refrigeración solar integrado en una red de distrito de calor. Configuración básica DH-SoC. Se trata de un sistema DH con subsistema de

captación solar térmico con conexión en paralelo directa a la red de distrito de calor.

Subsistema central de producción de calor.

Subsistema de

captación solar Subsistema de acumulación de

calor. Subsistema de

refrigeración térmica Subsistema de

Figura 5-2. Componentes principales de un sistema de refrigeración solar integrado en red es de distrito de frío y calor. Configuración básica: DHC-SoCP.

Figura 5-3. Sistema individual de climatización solar.

En la TABLA 5-1 también se puede observar que la producción de frío se puede llevar a cabo mediante equipos de compresión accionados eléctricamente y equipos de refrigeración accionados térmicamente a baja temperatura. También se observa que siempre que la red de distribución de calor esté presente, se considera que la producción de calor convencional es centralizada. Ello es así porque construir una red de distrito de calor en el caso que existan calderas individuales en las viviendas carece de sentido y es obviamente antieconómico para los intereses del promotor de la misma. Del mismo modo, en el caso de que exista la red de frío se considera que la producción de frío será centralizada por las mismas razones. Sin embargo, la generación de calor solar puede ser centralizada, descentralizada o bien mixta, tanto en las configuraciones DH (configuraciones DH-SoC, DH-SoD y DH-SoCD) como en las DHC (DHC-SoC, DHC-SoD y DHC-SoCD), FIGURA 5-6 y FIGURA 5-7.

Obviamente en los sistemas individuales la producción de calor solar siempre es descentralizada. El sistema I-1 dispone de una máquina de absorción (activada mediante calor solar o caldera) y un sistema de compresión para las cargas punta. El sistema I-2 únicamente está equipado con una enfriadora térmica que puede asumir la carga punta. En el caso de que exista demanda de refrigeración y la energía solar térmica captada sea insuficiente, la enfriadora térmica se activa mediante la energía térmica procedente de una caldera. En el sistema I-3 la enfriadora térmica sólo es activada por la energía solar

Subsistema de refrigeración de compresión. Subsistema de refrigeración térmico. Subsistema de acumulación de frío. Subsistema de distribución de frío

térmica y en el caso de falta de ésta, se dispone de un sistema auxiliar de compresión. Por último, el sistema individual I-4 es un sistema térmico de refrigeración solar con una cobertura solar del 100%.

Seguidamente se procede a describir las diferentes configuraciones detalladas de las configuraciones básicas DH y DHC según la conexión hidráulica (serie o paralelo)a la red es de distrito de los sistemas de producción de calor y frío.

Figura 5-4. Producción centralizada de frío (Summerheat, 2009)

Figura 5-5. Producción descentralizada de frío (Summerheat, 2009) Electricity entity: compañía de suministro de electricidad Energy utility:

Sistema de suministro energético CHP/DH

Central de cogeneración DH o DC entity:

Compañía explotadora de la red de distrito de calor (DH) o frío (DC) Absorption chiller:

enfriadora de absorción Building owner/cold consumer Propietario del edifico o consumo de frío

Figura 5-6. Tipos de sistemas de producción solar centralizada (Heller, 2000b)

Figura 5-7. Sistemas de producción solar mixta (centralizada y descentralizada) (Heller, 2000b) Red DH Captadores solares Captadores solares Captadores solares

Consumidor Captadores solares

Consumidor Captadores solares

Planta central de producción calor Consumidor

Planta central de producción calor

Planta central de producción calor