Indicadores e dimensionamento de bombas de calor
Introdução: Encontrar a bomba de calor certa
Chegou o momento – vai ser instalada uma bomba de calor. Falta apenas responder à pergunta: qual?
Para comparar bombas de calor e escolher a potência adequada, existem vários indicadores importantes. Neste artigo explicamos todos os valores relevantes e damos regras práticas para o dimensionamento.
Os indicadores mais importantes
COP – Coefficient of Performance
Definição: A relação entre a potência térmica produzida e a potência elétrica consumida – medida em condições normalizadas (condições de laboratório).
Fórmula: COP = Potência térmica (kW) / Potência elétrica (kW)
O significado de diferentes valores de COP pode ilustrar‑se assim:
| COP | Significado |
|---|---|
| 3,0 | Por 1 kW de eletricidade obtêm‑se 3 kW de calor |
| 4,0 | Por 1 kW de eletricidade obtêm‑se 4 kW de calor |
| 5,0 | Por 1 kW de eletricidade obtêm‑se 5 kW de calor |
Valor de referência: Um COP superior a 4 é considerado bom, acima de 5 muito bom.
Importante: O COP é medido em laboratório e é apenas um valor instantâneo. A eficiência real em utilização pode ser diferente.
SCOP – Seasonal Coefficient of Performance
Definição: O COP sazonal – um valor médio ponderado ao longo de uma época de aquecimento típica.
O SCOP considera:
- Diferentes temperaturas exteriores
- Diferentes estados de funcionamento
- Condições de utilização mais realistas
Vantagem: É mais realista do que o COP, porque integra várias condições de funcionamento.
JAZ – Fator de desempenho anual
Definição: A eficiência real de uma bomba de calor ao longo de um ano completo – medida em funcionamento real.
Fórmula: JAZ = Calor produzido (kWh/ano) / Eletricidade consumida (kWh/ano)
Consoante o JAZ obtido, pode avaliar‑se a eficiência do sistema:
| JAZ | Avaliação |
|---|---|
| < 3,0 | Necessita de melhorias |
| 3,0–3,5 | Aceitável |
| 3,5–4,0 | Bom |
| > 4,0 | Muito bom |
Diferença face a COP/SCOP:
- COP/SCOP são valores do fabricante em condições definidas
- JAZ é o valor efetivo da sua instalação concreta
Outros indicadores relevantes
Para além de COP e JAZ, há outros indicadores importantes na escolha de uma bomba de calor:
| Indicador | Significado |
|---|---|
| Potência de aquecimento (kW) | Potência térmica máxima |
| Temperatura de ida | Temperatura da água de aquecimento (ideal: 35–50°C) |
| Temperatura de retorno | Temperatura da água de retorno |
| GWP | Potencial de aquecimento global do fluido frigorigéneo |
| Nível de potência sonora (dB) | Ruído da unidade exterior |
Temperaturas de ida e de retorno
Temperatura de ida: Temperatura da água de aquecimento que segue para o sistema de emissão (piso radiante, radiadores, etc.).
A temperatura de ida necessária depende do sistema de aquecimento:
| Sistema de aquecimento | Temperatura de ida típica |
|---|---|
| Piso radiante | 30–40°C |
| Radiadores de baixa temperatura | 45–55°C |
| Radiadores antigos | 60–70°C |
Importante: Quanto mais baixa for a temperatura de ida, tanto mais eficiente será a bomba de calor.
Porquê? Com temperaturas de ida elevadas, o compressor tem de trabalhar mais, o que reduz o rendimento.
GWP – Global Warming Potential
O potencial de aquecimento global do fluido frigorigéneo utilizado:
Consoante o fluido, o impacto ambiental pode variar bastante:
| Fluido frigorigéneo | GWP | Avaliação |
|---|---|---|
| R290 (propano) | 3 | Muito bom |
| R32 | 675 | Médio |
| R410A | 2088 | Mau |
Quanto mais baixo o GWP, mais reduzido o impacto climático.
Nível de potência sonora
O ruído da unidade exterior – importante para a vizinhança e para o descanso noturno:
Para enquadrar os valores em decibéis, ajuda comparar com ruídos do dia a dia:
| Nível sonoro | Comparação |
|---|---|
| 40 dB | Zona residencial muito calma |
| 50 dB | Conversa normal |
| 60 dB | Ruído típico de escritório |
| 70 dB | Tráfego rodoviário |
Recomendação: Escolher uma unidade exterior com máximo de cerca de 50 dB (a 1 m, em carga nominal), verificando sempre as condições de medição indicadas pelo fabricante.
Regras práticas para dimensionamento
Para escolher a bomba de calor adequada, é necessário determinar primeiro as necessidades de aquecimento.
Em Portugal, o dimensionamento rigoroso deve basear‑se numa cálculo de cargas térmicas efetuado por projetista qualificado, de acordo com o quadro regulamentar do SCE – Sistema de Certificação Energética e com as normas europeias aplicáveis (por exemplo EN 12831 para cargas de aquecimento e EN ISO 6946 para cálculo de coeficientes de transmissão térmica U, ambas adotadas como normas NP EN pela IPQ). As regras seguintes servem como aproximação preliminar.
Passo 1: Calcular a necessidade global de calor
Fórmula: Necessidade de calor (kW) = Área útil (m²) × Necessidade específica de calor (W/m²) / 1000
Necessidade específica de calor por tipo de edifício
A necessidade específica de calor varia bastante consoante o nível de isolamento do edifício:
| Tipo de edifício | Necessidade específica de calor |
|---|---|
| Edifício passivo | 10–20 W/m² |
| Edifício novo muito eficiente (nível próximo NZEB) | 25–35 W/m² |
| Edifício novo conforme requisitos mínimos atuais | 35–45 W/m² |
| Edifício antigo bem reabilitado | 50–70 W/m² |
| Edifício antigo parcialmente reabilitado | 70–100 W/m² |
| Edifício antigo sem reabilitação | 100–150 W/m² |
(Em Portugal, os requisitos mínimos para edifícios novos e grandes reabilitações resultam do Decreto‑Lei n.º 101‑D/2020 e respetivas portarias, que definem edifícios de quase zero energia – NZEB – e limites de necessidades de energia útil para aquecimento e arrefecimento.)
Exemplo: Moradia de 150 m², edifício antigo bem reabilitado
- 150 m² × 60 W/m² = 9 000 W = 9 kW
Passo 2: Considerar eventuais períodos de corte
Alguns comercializadores de energia elétrica em Portugal oferecem tarifas diferenciadas (por exemplo, bi‑horárias ou tri‑horárias). Ao contrário de alguns mercados do centro da Europa, não é comum a aplicação de períodos de corte obrigatórios específicos para bombas de calor em contratos domésticos.
Se, por razões de projeto (por exemplo, limitação de potência contratada ou integração com sistemas de gestão de carga), se preverem períodos sem funcionamento da bomba de calor, pode usar‑se a seguinte aproximação:
Fórmula para potência adicional:
Potência adicional = Carga base × (Horas de paragem / 24)
Exemplo: 9 kW de carga base, 6 horas/dia sem funcionamento
- 9 kW × (6/24) = 9 kW × 0,25 = 2,25 kW
- Potência total: 9 + 2,25 = 11,25 kW
Se não existirem períodos de corte planeados, esta etapa pode ser dispensada.
Passo 3: Considerar a preparação de AQS (Água Quente Sanitária)
Se a bomba de calor também for utilizada para preparar água quente sanitária:
Regra prática: ~0,25 kW por pessoa
Consoante a dimensão do agregado familiar, deve prever‑se uma potência adicional:
| Dimensão do agregado | Necessidade adicional |
|---|---|
| 2 pessoas | 0,5 kW |
| 4 pessoas | 1,0 kW |
| 6 pessoas | 1,5 kW |
Exemplo de cálculo global
Um exemplo concreto mostra como todos os fatores se combinam:
| Item | Cálculo | Resultado |
|---|---|---|
| Carga base | 150 m² × 60 W/m² | 9,0 kW |
| Períodos de corte (se existirem) | 9 kW × 0,25 | 2,25 kW |
| AQS | 4 pessoas × 0,25 kW | 1,0 kW |
| Total | 12,25 kW |
→ Uma bomba de calor de 12–14 kW seria adequada como ordem de grandeza.
Evitar o sobredimensionamento
Atenção: Uma bomba de calor maior não é necessariamente melhor.
Problemas do sobredimensionamento
Uma bomba de calor demasiado potente pode causar vários problemas:
| Problema | Explicação |
|---|---|
| Ciclagem frequente | Ligações e desligamentos constantes |
| Desgaste | Maior esforço sobre o compressor |
| Ineficiência | A bomba de calor raramente trabalha no ponto ótimo |
| Custos mais elevados | Investimento inicial desnecessariamente alto |
A regra de ouro
É preferível dimensionar ligeiramente abaixo e, em picos de carga, recorrer a uma resistência elétrica de apoio, do que instalar uma bomba de calor demasiado grande.
Comparação dos indicadores
Na escolha de uma bomba de calor, vale a pena comparar:
Alguns valores podem ser comparados antes da compra, enquanto outros só podem ser determinados em funcionamento:
| Comparáveis antes da compra | Determinados após a instalação |
|---|---|
| COP (valor do fabricante) | JAZ (a sua eficiência real) |
| SCOP | |
| Nível de potência sonora | |
| GWP do fluido frigorigéneo | |
| Potência de aquecimento (kW) |
Em que deve prestar especial atenção?
- SCOP é mais representativo do que o COP
- Temperaturas de ida baixas (piso radiante ou emissores de baixa temperatura) aumentam a eficiência
- GWP reduzido contribui para menor impacto ambiental
- Nível de ruído adequado ao seu contexto habitacional
- Dimensionamento correto – evitar sobredimensionar
Análise de viabilidade económica
Cálculo dos custos anuais de eletricidade
Fórmula: Custos de eletricidade = Necessidade de calor (kWh) / JAZ × Preço da eletricidade (€/kWh)
Exemplo:
- Necessidade de calor: 15 000 kWh/ano
- JAZ: 4,0
- Preço da eletricidade: 0,30 €/kWh
→ 15 000 / 4 × 0,30 = 1 125 €/ano
Comparação com outros sistemas de aquecimento
Uma comparação de custos mostra as vantagens da bomba de calor face a outros sistemas:
| Sistema | Custos para 15 000 kWh de calor |
|---|---|
| Bomba de calor (JAZ 4) | ~1 125 €/ano |
| Caldeira a gás | ~1 800 €/ano |
| Caldeira a gasóleo | ~2 100 €/ano |
| Resistências elétricas diretas | ~4 500 €/ano |
A bomba de calor é, a longo prazo, um dos sistemas mais económicos, sobretudo quando combinada com boa envolvente térmica e, idealmente, com produção fotovoltaica.
Normas, regulamentação e apoios em Portugal
Normas técnicas relevantes
Em Portugal, aplicam‑se as normas europeias transpostas como normas portuguesas (NP EN), entre as quais:
- Cálculo de cargas de aquecimento: EN 12831 (adotada como NP EN 12831), equivalente funcional da DIN EN 12831 alemã, utilizada por projetistas para dimensionar sistemas de aquecimento, incluindo bombas de calor.
- Cálculo de coeficientes de transmissão térmica (U‑values): EN ISO 6946 (adotada como NP EN ISO 6946), base para o cálculo de perdas térmicas através de elementos opacos da envolvente.
- Bombas de calor – desempenho e ensaios: séries EN 14511, EN 14825 e EN 16147 (NP EN), que definem métodos de ensaio e determinação de COP, SCOP e desempenho em AQS, desempenhando um papel semelhante às diretrizes VDI 4650/4645 na Alemanha.
Regulamentação de desempenho energético dos edifícios
O quadro legal português para o desempenho energético dos edifícios é definido principalmente por:
- Decreto‑Lei n.º 101‑D/2020, que estabelece os requisitos aplicáveis a edifícios de habitação e de serviços, incluindo:
- Limites para necessidades de energia útil de aquecimento, arrefecimento e AQS;
- Requisitos mínimos de isolamento (valores U máximos para paredes, coberturas, pavimentos e vãos envidraçados, definidos em regulamentos e normas associadas);
- Definição de edifícios de quase zero energia (NZEB).
- Sistema de Certificação Energética (SCE), gerido pela ADENE, que obriga à emissão de Certificado Energético:
- Em edifícios novos;
- Em grandes reabilitações;
- Em transações imobiliárias (compra, venda, arrendamento).
O certificado energético classifica o edifício de A+ a F, indica consumos estimados e recomenda medidas de melhoria, incluindo a instalação de bombas de calor, reforço de isolamento, substituição de janelas, entre outras.
Requisitos de energias renováveis em edifícios novos
O quadro regulamentar português exige que os edifícios novos e grandes reabilitações integrem fontes de energia renovável para cobrir uma parte significativa das necessidades de AQS e, em muitos casos, de aquecimento/arrefecimento. Bombas de calor ar‑água, solo‑água ou água‑água, bem como sistemas solares térmicos e fotovoltaicos, são soluções típicas para cumprir estes requisitos.
Apoios e incentivos financeiros em Portugal
Em vez de programas como BAFA ou KfW na Alemanha, em Portugal existem programas nacionais e, por vezes, regionais. À data da redação deste texto, destacam‑se:
- Programa “Edifícios Mais Sustentáveis” (Fundo Ambiental)
- Apoia a instalação de bombas de calor, sistemas solares térmicos, janelas eficientes, isolamento térmico, entre outras medidas.
- Comparticipações típicas para bombas de calor de alta eficiência para aquecimento e/ou AQS podem atingir vários milhares de euros, com limites por fração autónoma e percentagens de cofinanciamento (por exemplo, até 85% do investimento elegível, com tetos máximos por medida, dependendo da fase do programa).
- Elegível para proprietários de habitações existentes em território continental, com regras específicas quanto à data de construção e à situação fiscal do beneficiário.
- Incentivos a sistemas fotovoltaicos e armazenamento
- Em várias fases do mesmo programa e de outros avisos do Fundo Ambiental, têm sido apoiadas instalações fotovoltaicas para autoconsumo, que podem reduzir significativamente o custo de operação de bombas de calor.
- Programas regionais e municipais
- Alguns municípios e programas regionais (por exemplo, no âmbito dos Planos de Ação para a Energia Sustentável e Clima – PAESC) lançam apoios complementares para reabilitação energética, incluindo bombas de calor e isolamento.
- Benefícios fiscais pontuais
- Em determinados períodos, têm existido benefícios fiscais associados a reabilitação urbana e eficiência energética (por exemplo, taxas reduzidas de IVA em certas intervenções de reabilitação em áreas de reabilitação urbana – ARU, ou deduções em sede de IRS para despesas de reabilitação). As condições concretas devem ser verificadas no momento do investimento, dado que podem alterar‑se de ano para ano.
Para informação atualizada, recomenda‑se consultar:
- O Fundo Ambiental (https://www.fundoambiental.pt)
- A ADENE – Portal da Energia (https://www.portaldaenergia.pt)
- O Portal SCE (https://www.sce.pt)
Conclusão
Ideia principal: Os indicadores mais importantes para escolher uma bomba de calor são SCOP/COP (eficiência – quanto mais altos, melhor), potência de aquecimento (ajustada à necessidade calculada), temperatura de ida (quanto mais baixa, mais eficiente), nível sonoro (para boa convivência com vizinhos) e GWP (para reduzir o impacto ambiental). Com as regras práticas apresentadas é possível estimar de forma aproximada a necessidade de calor. Para um projeto rigoroso, em Portugal recomenda‑se um cálculo profissional de cargas térmicas de acordo com a EN 12831 (NP EN 12831) e o enquadramento do SCE e do Decreto‑Lei n.º 101‑D/2020.
Se a sua bomba de calor deve funcionar sozinha ou em conjunto com outro gerador de calor é explicado no artigo Modos de funcionamento: monovalente, bivalente e híbrido.
Série completa de artigos sobre bombas de calor
- O “anti‑frigorífico”: como funciona uma bomba de calor? – Fundamentos
- Os componentes: permutador de calor, compressor e válvula de expansão – Componentes
- Indicadores e dimensionamento de bombas de calor – Está aqui
- Modos de funcionamento: monovalente, bivalente e híbrido – Modos de operação
- Tipos de bombas de calor e a parceria ideal com sistemas solares – Ar‑água, solo‑água & solar