Introdução: flexibilidade através de diferentes modos de funcionamento

As bombas de calor e, em geral, os sistemas de aquecimento podem ser explorados de diferentes formas para responder da melhor maneira possível às necessidades do edifício. Neste artigo explicamos os principais modos de funcionamento:

• Monovalente: bomba de calor como único gerador de calor
• Bivalente: bomba de calor + segundo gerador de calor
• Monoenergético: um único vetor energético, eventualmente com dois geradores de calor
• Híbrido: combinação inteligente de diferentes sistemas

Em Portugal, a escolha do modo de funcionamento deve ser sempre articulada com o cumprimento do Regulamento de Desempenho Energético dos Edifícios (REH), do Sistema de Certificação Energética (SCE) e com o cálculo correto das necessidades de aquecimento e arrefecimento, de acordo com as normas europeias adotadas pelo IPQ (Instituto Português da Qualidade), como a EN 12831 (cálculo de carga térmica de aquecimento) e a EN ISO 6946 (cálculo de coeficientes de transmissão térmica, U).

O que significam os termos?

Os termos técnicos têm origem no latim e descrevem o número de geradores de calor no sistema:

Termo	Significado	Número de geradores de calor
Monovalente	"De um só valor"	1
Bivalente	"De dois valores"	2
Trivalente	"De três valores"	3

A “valência” descreve o número de diferentes geradores de calor integrados no sistema.

Funcionamento monovalente

No funcionamento monovalente, a bomba de calor é o único gerador de calor. Cobre 100% das necessidades térmicas – mesmo nos dias mais frios.

Condições necessárias

Para que o funcionamento monovalente seja viável, é necessário cumprir algumas condições:

Requisito	Explicação
Dimensionamento adequado	A bomba de calor tem de cobrir também as cargas de ponta
Edifício bem isolado	Necessidades de aquecimento reduzidas
Sistema de aquecimento de baixa temperatura	Piso radiante é o cenário ideal
Fonte de calor adequada	Ar, solo ou água subterrânea

Em Portugal, o dimensionamento deve respeitar as metodologias do REH e as normas EN adotadas nacionalmente (por exemplo EN 12831 para a carga térmica). Os valores de referência de isolamento e coeficientes U mínimos são definidos no REH e nas respetivas portarias, que estabelecem limites máximos de U para paredes, coberturas e vãos envidraçados, especialmente em edifícios novos e grandes reabilitações.

Funcionamento

Temperatura exterior: -15°C a +20°C
           │
           ▼
      Bomba de calor ──────► 100% das necessidades de aquecimento

A bomba de calor funciona todo o ano e adapta a sua potência às necessidades (tecnologia inverter).

Vantagens do funcionamento monovalente

A exploração com apenas um gerador de calor apresenta vantagens claras:

Vantagem	Explicação
Sistema simples	Apenas uma fonte de calor
Máxima eficiência	Não há comutação entre sistemas
100% renovável	Com eletricidade de origem renovável, operação praticamente isenta de CO₂
Baixa manutenção	Só existe um sistema a manter

Desvantagens do funcionamento monovalente

A simplicidade também tem limites:

Desvantagem	Explicação
Investimento inicial mais elevado	A bomba de calor tem de ser dimensionada para as cargas máximas
Eficiência com frio intenso	A eficiência diminui com temperaturas exteriores muito baixas
Requisitos do edifício	Nem sempre adequado para edifícios antigos sem reabilitação térmica

Quando faz sentido?

• Edifícios novos com bom isolamento térmico (cumprimento confortável do REH)
• Edifícios bem reabilitados energeticamente
• Edifícios com piso radiante ou outros emissores de baixa temperatura
• Bombas de calor sal‑água ou água‑água (fonte de calor mais estável)

Funcionamento bivalente

No funcionamento bivalente, a bomba de calor trabalha em conjunto com um segundo gerador de calor (por exemplo, caldeira a gás, gasóleo ou resistência elétrica).

Duas variantes

Bivalente-paralelo

Ambos os geradores de calor funcionam em simultâneo quando a necessidade é elevada.

                        ┌── Bomba de calor ──────┐
Necessidade elevada ───►│                        ├──► Aquecimento
                        └── Aquecimento de apoio ─┘

Bivalente-alternativo

A partir de uma determinada temperatura exterior (ponto de bivalência), o segundo gerador de calor assume totalmente a produção.

Acima de -5°C:   Bomba de calor ──────────────► Aquecimento
Abaixo de -5°C:  Aquecimento de apoio ────────► Aquecimento
                 (bomba de calor parada)

O ponto de bivalência

O ponto de bivalência é a temperatura exterior à qual:

• A bomba de calor atinge o seu limite de potência
• O segundo gerador de calor entra em funcionamento

Valores típicos: -3°C a -8°C (em muitas regiões europeias).
Em grande parte de Portugal continental, as temperaturas mínimas são mais moderadas, pelo que o ponto de bivalência pode situar‑se em valores menos extremos (por exemplo, entre 0°C e -3°C), dependendo da zona climática definida no REH (litoral/interior, norte/sul, altitude).

Vantagens do funcionamento bivalente

A combinação de dois geradores de calor oferece vantagens específicas:

Vantagem	Explicação
Bomba de calor mais pequena	Não precisa de ser dimensionada para os casos extremos
Investimento inicial mais baixo	A bomba de calor pode ser de menor potência
Flexibilidade	Eficiência otimizada em função das condições
Segurança de abastecimento	Existe um sistema de reserva

Desvantagens do funcionamento bivalente

A flexibilidade também traz desvantagens:

Desvantagem	Explicação
Dois sistemas	Maior esforço de manutenção
Regulação mais complexa	A comutação entre sistemas tem de funcionar corretamente
Combustíveis fósseis	Com gás ou gasóleo como apoio, o sistema deixa de ser neutro em CO₂

Vantagens e desvantagens por variante

As duas variantes de funcionamento bivalente têm características próprias:

Variante	Vantagem	Desvantagem
Bivalente-paralelo	A bomba de calor funciona mais horas (maior quota renovável)	Dois sistemas ativos em simultâneo
Bivalente-alternativo	Separação clara entre modos de funcionamento	A bomba de calor é desligada com frio mais intenso

Funcionamento monoenergético

Não confundir com monovalente!

Monoenergético significa: utiliza‑se apenas um vetor energético, mesmo que existam vários geradores de calor.

Exemplo

Eletricidade (incl. solar) ──┬──► Bomba de calor
                             │
                             └──► Resistência elétrica

Ambos os geradores de calor utilizam energia elétrica – o sistema é bivalente (dois geradores de calor), mas monoenergético (um único vetor energético).

Vantagem

Com eletricidade de origem renovável (por exemplo, através de sistemas fotovoltaicos apoiados por programas como o Vale Eficiência ou o Programa de Apoio a Edifícios Mais Sustentáveis, quando disponíveis), todo o sistema pode funcionar de forma praticamente neutra em CO₂.

Bombas de calor híbridas

A bomba de calor híbrida é a combinação inteligente de uma bomba de calor com um gerador de calor convencional.

Configuração

Muitas vezes, ambos os geradores de calor são integrados numa unidade compacta:

• Bomba de calor (primária)
• Caldeira de condensação a gás ou resistência elétrica (secundária)
• Sistema de controlo inteligente (integrado)

Funcionamento

O modo híbrido alterna automaticamente entre diferentes modos:

Consoante a temperatura exterior e a necessidade de calor, o sistema escolhe automaticamente o modo de funcionamento mais adequado:

Situação	Modo de funcionamento
Condições normais (mildas)	Apenas bomba de calor
Necessidade aumentada	Ambos em paralelo
Frio intenso	Bomba de calor + caldeira
Frio muito extremo	Apenas caldeira

A decisão da regulação inteligente

O sistema de controlo otimiza automaticamente com base em:

• Temperatura exterior
• Necessidade térmica atual
• Custos de exploração (preço da eletricidade vs. gás)
• Eficiência da bomba de calor

Vantagens da bomba de calor híbrida

A combinação inteligente oferece várias vantagens:

Vantagem	Explicação
Componentes bem ajustados	Os componentes são concebidos para funcionar em conjunto
Solução compacta	Muitas vezes um único equipamento em vez de dois separados
Gestão inteligente	Otimização automática do modo de funcionamento
Económico em exploração	Utiliza sempre a fonte de calor mais vantajosa
Preparado para o futuro	A quota de funcionamento da bomba de calor pode ser aumentada mais tarde

Desvantagens da bomba de calor híbrida

Apesar das muitas vantagens, existem também limitações:

Desvantagem	Explicação
Nem sempre 100% renovável	Com apoio a gás, continuam a usar‑se combustíveis fósseis
Sistema mais complexo	Mais componentes e maior complexidade de controlo
Dependência do fabricante	Muitas soluções só funcionam com combinações específicas

Quando faz sentido?

• Reabilitação de edifícios existentes – a caldeira existente é complementada por uma bomba de calor
• Edifícios antigos com necessidades de aquecimento elevadas
• Fase de transição para um sistema de aquecimento totalmente renovável
• Quando existe ligação à rede de gás e se pretende aproveitar a infraestrutura existente

Visão geral: que modo de funcionamento para que situação?

A tabela seguinte mostra que modo de funcionamento é, em regra, mais adequado a cada situação de edifício:

Modo de funcionamento	Ideal para	Não adequado para
Monovalente	Edifícios novos, edifícios reabilitados	Edifícios antigos sem isolamento
Bivalente-paralelo	Edifícios existentes com necessidades moderadas	—
Bivalente-alternativo	Regiões com invernos muito frios	Climas muito amenos
Híbrido	Reabilitações, edifícios existentes	Edifícios novos (tende a ser sobredimensionado)

Apoios e enquadramento regulamentar em Portugal

Ao planear qualquer uma destas soluções em Portugal, é importante considerar:

• O Regulamento de Desempenho Energético dos Edifícios (REH) e o Sistema de Certificação Energética (SCE), que definem:

  • requisitos mínimos de desempenho térmico da envolvente (valores U máximos para paredes, coberturas, pavimentos e vãos envidraçados);
  • requisitos de eficiência dos sistemas técnicos (incluindo bombas de calor);
  • obrigações de integração de energias renováveis em edifícios novos e grandes reabilitações (por exemplo, contribuição mínima de energia renovável para AQS e, em muitos casos, para aquecimento/arrefecimento).

• As normas europeias adotadas em Portugal, como:

  • EN 12831 (cálculo da carga térmica de aquecimento);
  • EN ISO 6946 (cálculo de coeficientes de transmissão térmica, U);
  • normas de desempenho e ensaio de bombas de calor (por exemplo, EN 14511, EN 14825), utilizadas para a classificação energética e para o cálculo do SCOP/SEER.

• O Sistema de Certificação Energética (SCE), gerido pela ADENE, que obriga à emissão de um Certificado Energético:

  • em edifícios novos;
  • em grandes intervenções de reabilitação;
  • na venda ou arrendamento de imóveis.

  A classe energética (de F a A+ ou superior) tem em conta a qualidade da envolvente e a eficiência dos sistemas técnicos, incluindo bombas de calor, sistemas solares térmicos e fotovoltaicos.

Incentivos e apoios financeiros

Em vez de referências alemãs como BAFA ou KfW, em Portugal existem programas nacionais e, por vezes, regionais. Entre os mais relevantes (sujeitos a atualização e reabertura de candidaturas) contam‑se:

• Programa de Apoio a Edifícios Mais Sustentáveis (Fundo Ambiental)

  • Apoia medidas como instalação de bombas de calor, reforço de isolamento térmico, substituição de janelas, sistemas solares térmicos e fotovoltaicos.
  • Comparticipações típicas entre 50–85% do investimento elegível, com tetos máximos por tipologia de medida e por edifício.
  • Elegível para edifícios de habitação existentes, mediante apresentação de faturas e, em muitos casos, de Certificado Energético antes e/ou depois da intervenção.

• Vale Eficiência

  • Apoio dirigido a famílias em situação de vulnerabilidade energética.
  • Concede vales (tipicamente de cerca de 1.300 € por vale, podendo existir mais do que um por agregado) para medidas como bombas de calor para AQS/aquecimento, janelas eficientes, isolamento, equipamentos de climatização eficientes e sistemas solares.

• Programas regionais e municipais

  • Alguns municípios e regiões (por exemplo, através de programas financiados por fundos europeus – Portugal 2030, PRR) podem lançar avisos específicos para reabilitação energética, incluindo bombas de calor, isolamento e renováveis.

• Benefícios fiscais pontuais

  • Em determinados anos, têm existido deduções em sede de IRS para despesas com eficiência energética em habitação própria permanente (até um limite anual), incluindo janelas eficientes, isolamento e sistemas de energias renováveis.
  • A legislação fiscal é atualizada com frequência, pelo que é recomendável verificar as regras em vigor no ano da intervenção.

Ao escolher entre funcionamento monovalente, bivalente, monoenergético ou híbrido, é aconselhável verificar que tipo de solução é elegível nos programas ativos e quais os requisitos (por exemplo, classe mínima de eficiência da bomba de calor, existência de Certificado Energético, limite de rendimento do agregado, etc.).

Ajuda à decisão

Perguntas de orientação

1. Quão bem está o edifício isolado?

   • Bom isolamento (cumprimento confortável do REH) → funcionamento monovalente é muitas vezes possível
   • Isolamento fraco → funcionamento bivalente ou híbrido tende a ser mais adequado

2. Que sistema de emissão de calor existe?

   • Piso radiante ou ventiloconvetores de baixa temperatura → monovalente é ideal
   • Radiadores antigos de alta temperatura → poderá ser preferível uma solução bivalente ou híbrida

3. Existe ligação à rede de gás?

   • Sim → vale a pena analisar uma solução híbrida (bomba de calor + caldeira a gás)
   • Não → considerar bomba de calor monovalente ou bivalente com apoio elétrico

4. Quão importante é ter 100% de energia renovável?

   • Muito importante → funcionamento monovalente ou monoenergético com eletricidade renovável (eventualmente combinada com fotovoltaico)
   • Menos prioritário → todas as opções (monovalente, bivalente, híbrido) estão em aberto

Conclusão

Curioso para saber mais? → Tipos de bombas de calor e a dupla perfeita com sistemas solares

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Série completa de artigos sobre bombas de calor

1. O “anti-frigorífico”: como funciona uma bomba de calor? – Fundamentos
2. Os componentes: permutador de calor, compressor e válvula de expansão – Componentes
3. Indicadores e dimensionamento de bombas de calor – COP, JAZ e outros
4. Modos de funcionamento: monovalente, bivalente e híbrido – Está aqui
5. Tipos de bombas de calor e a dupla perfeita com sistemas solares – Ar‑água, sal‑água & solar

Fontes

• Heizung.de: Monovalent, bivalent – Betriebsweisen
• AroundHome: Hybridheizung
• Vaillant: Monovalent
• SBZ-Monteur: Hybrides Heizen
• Enpal: Monovalente Wärmepumpe
• Grünes Haus: Bivalente Wärmepumpe
• Bosch: Hybrid-Wärmepumpe