Calcular a potência da bomba de calor: da carga térmica ao dimensionamento correto
Porque é que a potência certa é decisiva
Uma bomba de calor de 6 kW custa menos do que uma de 12 kW – mas será que é adequada ao edifício? A resposta está na carga térmica: é ela que determina quanta potência térmica uma casa precisa nos dias mais frios do ano.
Uma bomba de calor subdimensionada não consegue manter os espaços confortáveis em dias de geada. A resistência elétrica de apoio entra em funcionamento – e a fatura de eletricidade dispara. Uma bomba de calor sobredimensionada, por outro lado, entra em funcionamento e desliga constantemente: liga, atinge rapidamente a temperatura de ida pretendida, desliga, o sistema arrefece, volta a ligar. Este ciclo de arranques e paragens sobrecarrega o compressor e reduz a eficiência em cerca de 10–15 %.
Este artigo apresenta três caminhos para chegar à potência correta: o cálculo profissional da carga térmica, o método por regra de bolso e a estimativa a partir do consumo energético anterior.
Passo 1: Determinar a carga térmica
A carga térmica é a potência de aquecimento, em quilowatts, de que um edifício necessita à temperatura exterior de projeto (a temperatura exterior mínima de referência) para manter a temperatura interior desejada. É a base de qualquer dimensionamento de bomba de calor.
O método de referência: cálculo segundo a norma
O método mais rigoroso é o cálculo da carga térmica por compartimento, de acordo com as normas europeias aplicáveis (equivalentes à EN 12831) e com o Regulamento de Desempenho Energético dos Edifícios (REH) em Portugal. Para cada divisão são determinados:
- as perdas por transmissão (através de paredes, janelas, cobertura, pavimento), calculadas com base nos coeficientes de transmissão térmica U segundo a EN ISO 6946 (implementada em Portugal via normas NP EN ISO) e requisitos do REH;
- as perdas por ventilação/renovação de ar;
- a temperatura exterior de projeto da zona climática (definida no REH);
- a localização do edifício e as temperaturas interiores de cálculo.
Em Portugal, este tipo de cálculo é normalmente efetuado por projetistas térmicos ou peritos qualificados em certificação energética, utilizando software reconhecido pela ADENE (por exemplo, para emissão do Certificado Energético).
Sugestão: Mesmo que utilize regras de bolso, para o dimensionamento final da bomba de calor é recomendável um cálculo de carga térmica efetuado por um projetista ou perito qualificado, de acordo com o REH e as normas EN aplicáveis. Este cálculo é também a base para o Certificado Energético em Portugal.
O método da regra de bolso
Quando não é possível fazer um cálculo detalhado, pode recorrer‑se a uma estimativa aproximada com base na área útil aquecida e no tipo/nível de isolamento do edifício:
Fórmula: Carga térmica (kW) = Área útil aquecida (m²) × carga térmica específica (W/m²) ÷ 1.000
A carga térmica específica depende fortemente do nível de isolamento e da idade da construção:
| Tipo de edifício (Portugal) | Carga térmica específica | Exemplo 150 m² |
|---|---|---|
| Edifício muito eficiente (p.ex. NZEB / quase zero energia, REH atual) | 10–20 W/m² | 1,5–3,0 kW |
| Construção nova recente (REH pós‑2021, bom isolamento) | 25–35 W/m² | 3,8–5,3 kW |
| Construção dos anos 2000 com melhorias | 35–45 W/m² | 5,3–6,8 kW |
| Edifício existente bem reabilitado (isolamento em paredes/cobertura, janelas eficientes) | 50–70 W/m² | 7,5–10,5 kW |
| Edifício parcialmente reabilitado | 70–100 W/m² | 10,5–15 kW |
| Edifício antigo sem isolamento relevante | 100–150 W/m² | 15–22,5 kW |
Exemplo de cálculo: Um edifício antigo reabilitado com 150 m² e 60 W/m² resulta em: 150 × 60 ÷ 1.000 = 9 kW de carga térmica.
Estimativa a partir do consumo energético
Se conhecer os seus custos de aquecimento anteriores, pode também derivar a carga térmica a partir do consumo anual. A conversão faz‑se através das chamadas horas de utilização plena – cerca de 2.000 horas por ano em que o sistema de aquecimento funcionaria, em termos médios, à potência nominal.
Para gás natural: Carga térmica (kW) = Consumo anual (kWh) ÷ 2.000
Para gasóleo de aquecimento: Carga térmica (kW) = Consumo anual (litros) × 10 ÷ 2.000
(aproximando 1 litro de gasóleo ≈ 10 kWh)
Exemplo gás natural: Com 20.000 kWh de consumo anual de gás: 20.000 ÷ 2.000 = 10 kW de carga térmica.
Exemplo gasóleo: Com 2.000 litros de gasóleo: 2.000 × 10 ÷ 2.000 = 10 kW de carga térmica.
Nota: Este método fornece apenas valores indicativos. O consumo real depende do comportamento dos utilizadores e das condições climáticas de cada inverno. Para dimensionar uma bomba de calor, um cálculo de carga térmica conforme as normas e o REH é claramente mais fiável.
Passo 2: Considerar os acréscimos
A carga térmica de aquecimento, por si só, não é suficiente para dimensionar a bomba de calor. É necessário acrescentar dois fatores: a preparação de água quente sanitária (AQS) e eventuais períodos de corte ou gestão de carga por parte do comercializador de energia.
Preparação de água quente sanitária (AQS)
Se a bomba de calor também for responsável pela AQS, é preciso prever potência adicional. Como regra de bolso, utilizam‑se frequentemente cerca de 0,25 kW por pessoa no agregado familiar.
| Tamanho do agregado | Acréscimo para AQS |
|---|---|
| 2 pessoas | 0,5 kW |
| 3 pessoas | 0,75 kW |
| 4 pessoas | 1,0 kW |
| 5 pessoas | 1,25 kW |
Em agregados com consumos elevados de AQS (banhos diários, várias duches em simultâneo, banheiras de grande volume), o acréscimo pode ter de ser maior.
Períodos de corte / gestão de carga
Em Portugal, alguns comercializadores de eletricidade oferecem tarifas diferenciadas (p.ex. bi‑horárias ou tri‑horárias) e podem, em certos contratos de gestão de carga, ter a possibilidade de interromper temporariamente o fornecimento a cargas específicas. Embora isto ainda seja menos comum para bombas de calor residenciais do que noutros países, o princípio de cálculo é o mesmo sempre que exista a possibilidade de cortes programados.
Durante o período de corte, o edifício tem de ser aquecido pela energia previamente acumulada na massa térmica (pavimentos radiantes, paredes, depósito tampão). Para que a bomba de calor consiga produzir calor suficiente nas horas restantes, é necessária potência adicional.
Fórmula: Potência adicional = Carga térmica × (período de corte em horas ÷ 24)
Exemplo de cálculo: Com 9 kW de carga térmica e 6 horas de corte diário: 9 × (6 ÷ 24) = 9 × 0,25 = 2,25 kW de potência adicional.
Bombas de calor modernas com depósitos tampão bem dimensionados conseguem, muitas vezes, ultrapassar períodos de corte sem necessidade de grande acréscimo de potência. Em sistemas de piso radiante, a própria massa do edifício funciona como armazenamento de calor.
Passo 3: Calcular a potência total necessária
Juntando todos os fatores, obtém‑se a potência necessária da bomba de calor:
Potência total = Carga térmica + Acréscimo para AQS + Acréscimo por períodos de corte
Exemplo prático completo
Um edifício unifamiliar vai ser equipado com uma bomba de calor:
| Dados do edifício | Valor |
|---|---|
| Área útil aquecida | 160 m² |
| Ano de construção, reabilitação | 1985, isolamento em 2015 |
| Carga térmica específica | 55 W/m² |
| Pessoas no agregado | 4 |
| Período de corte/gestão de carga | 6 horas/dia |
Cálculo:
| Item | Cálculo | Resultado |
|---|---|---|
| Carga térmica | 160 m² × 55 W/m² ÷ 1.000 | 8,8 kW |
| AQS | 4 pessoas × 0,25 kW | 1,0 kW |
| Corte/gestão de carga | 8,8 kW × (6 ÷ 24) | 2,2 kW |
| Total | 12,0 kW |
Uma bomba de calor com 10–12 kW de potência nominal seria adequada neste caso. A maioria dos fabricantes oferece equipamentos em patamares de potência como 8, 10, 12 ou 14 kW.
Valores de referência por tipo de edifício
| Tipo de edifício (Portugal) | Área | Carga térmica | Com acréscimos | Bomba de calor recomendada |
|---|---|---|---|---|
| Edifício muito eficiente (NZEB / REH atual) | 140 m² | 2,0 kW | 3,5 kW | 4–5 kW |
| Construção nova eficiente (REH, bom isolamento) | 150 m² | 6,0 kW | 8,5 kW | 8–10 kW |
| Edifício existente reabilitado | 160 m² | 8,8 kW | 12,0 kW | 10–12 kW |
| Edifício parcialmente reabilitado | 180 m² | 14,4 kW | 18,5 kW | 16–18 kW |
| Edifício antigo sem isolamento relevante | 150 m² | 18,0 kW | 22,5 kW | 20–24 kW |
Erros frequentes no dimensionamento
Problema: sobredimensionamento
A ideia muito difundida de que “mais potência é sempre mais seguro” conduz a problemas quando se trata de bombas de calor. Uma bomba de calor sobredimensionada atinge demasiado depressa a temperatura de ida pretendida e desliga. Pouco depois, a temperatura desce, a bomba volta a arrancar. Este chamado “ciclagem” (ou taktung) tem várias desvantagens: o compressor sofre mais desgaste devido aos arranques frequentes, a eficiência global desce cerca de 10–15 % e o investimento inicial foi desnecessariamente elevado.
As bombas de calor inverter modernas conseguem modular a sua potência, mas também elas têm uma potência mínima. Se a necessidade real estiver, de forma sistemática, abaixo desse limiar, mesmo os equipamentos inverter vão ciclar com frequência.
Problema: subdimensionamento
Uma bomba de calor demasiado pequena não consegue, nos dias mais frios, manter a casa confortável. A resistência elétrica de apoio entra em funcionamento – com um COP de 1,0 em vez de 3–4. Se a resistência trabalhar muitas horas por ano, os custos de eletricidade aumentam de forma sensível e o conforto pode ficar comprometido.
A regra de ouro
Projetistas experientes tendem a dimensionar as bombas de calor de forma ligeiramente contida, em vez de generosa. Em poucos dias muito frios por ano, a resistência elétrica pode apoiar pontualmente – o que é, em geral, mais económico do que ter um sistema permanentemente sobredimensionado. Para bombas de calor inverter com gama de modulação de cerca de 30–100 %, é habitual uma afinação para 90–100 % da carga térmica calculada.
Enquadramento em Portugal: normas, regulamentos e incentivos
Normas e regulamentos técnicos relevantes
Em Portugal, o dimensionamento e a avaliação de desempenho de bombas de calor e sistemas de climatização enquadram‑se principalmente em:
- Regulamento de Desempenho Energético dos Edifícios (REH), que integra o Sistema de Certificação Energética (SCE) gerido pela ADENE;
- Normas europeias EN 12831 (cálculo de carga térmica) e EN ISO 6946 (cálculo de coeficientes de transmissão térmica U), adotadas como normas portuguesas (NP EN);
- Normas de produto e desempenho para bombas de calor, como EN 14511, EN 14825 (SCOP e eficiência sazonal) e EN 16147 (AQS).
Enquanto na Alemanha se recorre frequentemente às diretivas VDI 4645/4650 para cálculo da potência e da eficiência sazonal, em Portugal a prática baseia‑se sobretudo nas normas EN e nos métodos de cálculo definidos pelo REH e pela ADENE para o Certificado Energético.
Regulamentação energética dos edifícios
O REH define:
- requisitos mínimos de isolamento (valores U máximos para paredes, coberturas, pavimentos e envidraçados), que variam com a zona climática;
- exigências de eficiência para sistemas técnicos (incluindo bombas de calor);
- critérios para edifícios novos e grandes reabilitações, incluindo a obrigação de edifícios de quase zero energia (NZEB) em muitos casos;
- metodologia de cálculo do desempenho energético, utilizada para o Certificado Energético.
Para edifícios novos e reabilitações relevantes, o cumprimento do REH é obrigatório e verificado no âmbito do licenciamento e da certificação energética.
Certificação energética e etiquetagem
Em Portugal:
- Todos os edifícios novos e a maioria dos edifícios existentes em transações (venda, arrendamento) necessitam de Certificado Energético, emitido por peritos qualificados e registado na ADENE.
- As bombas de calor, como equipamentos, estão sujeitas à etiqueta energética da UE, com classes de eficiência (A+++ a G) e indicação de SCOP/SEER.
- O Certificado Energético do edifício apresenta uma classe de A+ a F, bem como recomendações de melhoria (por exemplo, instalação de bomba de calor, reforço de isolamento, painéis solares).
Incentivos e apoios financeiros em Portugal
Em vez de programas alemães como BAFA ou KfW, em Portugal existem outros mecanismos de apoio, que variam ao longo do tempo. À data de redação deste texto, são particularmente relevantes:
-
Programa de Apoio a Edifícios Mais Sustentáveis (gerido pelo Fundo Ambiental):
- Apoia a instalação de bombas de calor, isolamento térmico (coberturas, paredes, pavimentos), substituição de janelas, sistemas solares térmicos e fotovoltaicos, entre outras medidas.
- Tipicamente comparticipa uma percentagem do investimento elegível (por exemplo, 65–85 %), com tetos máximos por tipologia de intervenção e por edifício.
- Destina‑se sobretudo a habitação própria permanente e edifícios existentes.
-
Incentivos ao autoconsumo e comunidades de energia renovável:
- Apoios pontuais à instalação de sistemas fotovoltaicos para autoconsumo, por vezes combinados com armazenamento.
- Regras e montantes variam consoante os avisos do Fundo Ambiental e outros programas.
-
Benefícios fiscais (a verificar em cada ano fiscal):
- Em alguns anos, parte do investimento em equipamentos de energias renováveis (incluindo bombas de calor e solar) pode ser dedutível em sede de IRS, até a certos limites.
- Podem existir taxas de IVA reduzidas para determinadas intervenções de reabilitação energética em habitação.
-
Programas municipais ou regionais:
- Alguns municípios ou regiões podem lançar programas próprios de apoio à eficiência energética e renováveis, complementares aos nacionais.
Para dimensionar corretamente a bomba de calor e maximizar o apoio financeiro, é aconselhável:
- verificar os avisos em vigor no site do Fundo Ambiental e da ADENE;
- garantir que o equipamento cumpre os requisitos mínimos de eficiência (classe energética, SCOP) exigidos pelos programas;
- articular o projeto com um perito de certificação energética, de forma a refletir as melhorias no Certificado Energético.
Conclusão
Em síntese: A potência correta da bomba de calor resulta da carga térmica do edifício, acrescida das necessidades de AQS e de eventuais períodos de corte ou gestão de carga. A carga térmica pode ser determinada através de um cálculo normativo (segundo as normas EN e o REH), por regras de bolso com base na área útil ou a partir do consumo energético anterior. O essencial é evitar tanto o subdimensionamento como o sobredimensionamento: uma bomba de calor ajustada à carga térmica trabalha de forma mais eficiente, tem menor desgaste e, em conjunto com um bom isolamento e eventuais apoios públicos, contribui para reduzir significativamente os custos de energia ao longo da vida útil do sistema.
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Quem quiser verificar a eficiência da sua bomba de calor após a instalação encontra no artigo Otimização & configuração conselhos práticos sobre curva de aquecimento e equilíbrio hidráulico. As diferentes formas de funcionamento – monovalente, bivalente, híbrida – são explicadas num artigo próprio.
Fontes
- Normas EN para cálculo de carga térmica e coeficientes de transmissão térmica, adotadas em Portugal (EN 12831, EN ISO 6946)
- Regulamento de Desempenho Energético dos Edifícios (REH) e Sistema de Certificação Energética (SCE), ADENE
- Documentação técnica de fabricantes de bombas de calor (folhas de dados de produto, SCOP segundo EN 14825)
- Fundo Ambiental: Programas de apoio a edifícios mais sustentáveis e autoconsumo fotovoltaico
- ADENE: Informação sobre Certificação Energética e requisitos mínimos de desempenho
Agora, calcule a carga térmica
Com um cálculo de carga térmica adequado às normas EN e ao REH, obtém a carga térmica de projeto do seu edifício – a base mais importante para dimensionar a bomba de calor.
→ Para o cálculo de carga térmica
Com o simulador de bombas de calor, pode depois estimar o fator de desempenho sazonal (JAZ/SCOP) e os custos de exploração da sua bomba de calor, com base em métodos equivalentes aos usados nas normas europeias.