Cálculo da carga térmica: como interpretar corretamente os resultados
Já tem o cálculo da carga térmica do seu edifício segundo a EN 12831 – mas o que significam afinal todos aqueles números? Este artigo explica em detalhe todos os resultados: desde a visão geral por divisão, passando pelas necessidades anuais de calor, até propostas concretas de reabilitação.
O nosso calculador de carga térmica não fornece apenas a carga térmica de acordo com a norma, mas também informação prática para o dimensionamento do sistema de aquecimento.
Nota para Portugal:
A metodologia de cálculo da carga térmica baseia‑se na norma europeia EN 12831-1, que em Portugal é aplicada no âmbito do SCE – Sistema de Certificação Energética dos Edifícios e articulada com o REH – Regulamento de Desempenho Energético dos Edifícios de Habitação (Decreto‑Lei n.º 101‑D/2020). Para o cálculo de coeficientes de transmissão térmica (U‑valores) aplica‑se a EN ISO 6946, também referida na regulamentação nacional.
Visão geral dos resultados
Após o cálculo, é apresentada primeiro uma síntese compacta de todos os indicadores relevantes:
Visão geral dos resultados com todas as divisões, respetivas cargas térmicas e verificação dos radiadores
Os principais indicadores de relance
| Indicador | Símbolo | Significado |
|---|---|---|
| Temperatura exterior de projeto | θe | Dia mais frio considerado para o local |
| Qtrans | Perdas térmicas por transmissão | Calor que se perde através dos elementos da envolvente |
| Qvent | Perdas térmicas por ventilação | Calor perdido pela renovação de ar |
| Qheiz,R | Carga térmica por divisão (soma) | Base para o dimensionamento dos emissores (100% ventilação) |
| Qheiz,G | Carga térmica do edifício | Base para o dimensionamento do gerador de calor |
Carga térmica por divisão vs. carga térmica do edifício
Uma diferença importante, muitas vezes mal compreendida:
| Tipo de carga térmica | Cálculo | Utilização |
|---|---|---|
| Carga térmica por divisão | Transmissão + 100% ventilação | Dimensionamento dos radiadores por divisão |
| Carga térmica do edifício | Transmissão + 50% ventilação | Dimensionamento do gerador de calor |
Porque existe esta diferença? Na carga térmica do edifício considera‑se apenas 50% das perdas por ventilação, porque na prática nunca todas as divisões são ventiladas em simultâneo. A soma das cargas térmicas por divisão é, por isso, sempre superior à carga térmica global do edifício.
Como ler a tabela das divisões
Para cada divisão são apresentados os seguintes valores:
| Coluna | Significado |
|---|---|
| ts | Temperatura interior de referência (p.ex. 20°C em salas de estar) |
| ΔT | Diferença de temperatura (interior menos exterior) |
| Qtr | Perdas térmicas por transmissão da divisão |
| QV | Perdas térmicas por ventilação da divisão |
| QR | Carga térmica total da divisão |
| Potência necessária | Potência de aquecimento necessária do radiador |
| Potência instalada | Potência efetiva do radiador existente |
| Diferença | Excesso/defeito de potência em Watt |
A coluna “Diferença” mostra de imediato se os radiadores estão corretamente dimensionados:
- Valores a verde (+): o radiador fornece mais potência do que a necessária
- Valores a vermelho (-): o radiador está subdimensionado
Resultados detalhados: nível do edifício
Para uma análise mais aprofundada pode consultar os resultados detalhados ao nível do edifício:
A visão geral do edifício discrimina todas as perdas de calor por categorias
Dados do edifício
| Indicador | Significado |
|---|---|
| Volume útil aquecido | Volume de ar aquecido em m³ |
| Área útil aquecida | Soma das áreas de todas as divisões aquecidas |
Perdas térmicas por transmissão
As perdas por transmissão são discriminadas por destino:
| Via de perda | Descrição | Percentagem típica |
|---|---|---|
| Para o exterior | Através de paredes exteriores, janelas, cobertura | 60–80% |
| Para o solo | Através da laje de fundação, paredes de cave em contacto com o terreno | 15–25% |
| Para espaços não aquecidos | Para caves, sótãos, garagens ou frações vizinhas não aquecidas | 5–15% |
Perdas térmicas por ventilação
| Valor | Significado |
|---|---|
| Soma (100%) | Base para a carga térmica por divisão / dimensionamento de radiadores |
| Soma (por divisão, 50%) | Base para a carga térmica do edifício / dimensionamento do gerador de calor |
Resultados detalhados: nível da divisão
Cada divisão pode ser analisada individualmente – com todos os elementos construtivos e respetivas perdas de calor:
Discriminação das perdas de calor por elemento construtivo na sala de estar
A tabela de elementos construtivos em detalhe
Para cada elemento são apresentados:
| Coluna | Explicação |
|---|---|
| Categoria | Parede, pavimento, teto, janela, porta |
| Tipo de elemento | Construção concreta selecionada do catálogo |
| Orientação | Orientação (N, E, S, O) ou "-" para elementos interiores |
| Bruto | Área total do elemento |
| Descontos | Áreas a descontar (p.ex. janelas numa parede) |
| Líquido | Área efetiva considerada no cálculo |
| U‑valor | Coeficiente de transmissão térmica em W/(m²·K) |
| Ponte térmica ΔU | Acréscimo devido a pontes térmicas |
| U‑valor corrigido | U‑valor + ΔU |
| ΔT (K) | Diferença de temperatura |
| Perda de calor | Perda resultante em kW |
Interpretar U‑valores
O U‑valor é o indicador mais importante da qualidade de isolamento de um elemento:
| U‑valor | Avaliação | Exemplo |
|---|---|---|
| < 0,20 | Muito bom | Parede de edifício de muito baixo consumo (p.ex. padrão quase zero) |
| 0,20–0,30 | Bom | Edifício novo conforme requisitos atuais do REH |
| 0,30–0,50 | Satisfatório | Edifício existente reabilitado energeticamente |
| 0,50–1,00 | Medíocre | Edifício antigo sem reabilitação significativa |
| > 1,00 | Fraco | Parede exterior sem isolamento térmico |
Dica: Valores a vermelho na coluna de descontos indicam áreas de desconto negativas – isto é correto e significa que essa área é subtraída da área bruta (por exemplo, a área de janelas é descontada da área total da parede).
Normas em Portugal:
Para o cálculo de U‑valores e verificação de requisitos mínimos de isolamento, o REH remete para a EN ISO 6946 (elementos opacos) e EN ISO 10077 / EN 14351-1 (vãos envidraçados). Os limites de U‑valor dependem da zona climática e do tipo de elemento, mas para edifícios novos de habitação são típicos, a título indicativo:
– Paredes exteriores: cerca de 0,35–0,45 W/(m²·K)
– Coberturas: cerca de 0,20–0,30 W/(m²·K)
– Pavimentos sobre espaços não aquecidos/solo: cerca de 0,30–0,45 W/(m²·K)
– Janelas: cerca de 1,3–1,6 W/(m²·K) (Uw)
Evolução anual das necessidades de calor
Para além da carga térmica de projeto (para o dia mais frio), a ferramenta calcula também as necessidades anuais de calor – ou seja, quanta energia é efetivamente necessária ao longo do ano:
Necessidades anuais de calor e consumo elétrico de bomba de calor com base em dados climáticos PVGIS
Os principais indicadores anuais
| Indicador | Significado |
|---|---|
| Necessidades anuais de calor | Soma anual em kWh/ano |
| Consumo elétrico da bomba de calor | Estimativa com base num valor típico de JAZ |
| Necessidade média diária | Consumo médio de calor por dia |
| Potência horária máxima | Carga de ponta (aprox. igual à carga térmica de projeto) |
| Horas de aquecimento por ano | Número de horas com necessidade de aquecimento |
| Potência média de aquecimento | Potência média durante o funcionamento do aquecimento |
Nota: O consumo elétrico da bomba de calor é uma estimativa baseada numa JAZ (fator de desempenho sazonal) típica de 3,5 para bombas de calor ar‑água. O consumo real depende do sistema, da temperatura de ida e do modo de exploração.
Gráficos da evolução anual
Necessidades horárias de calor ao longo do ano e distribuição mensal
O gráfico superior mostra:
- Área verde: necessidades de calor em kW
- Linha azul: temperatura exterior em °C
O gráfico inferior mostra a distribuição mensal das necessidades de calor:
- Janeiro/Fevereiro: necessidades mais elevadas
- Junho–Agosto: praticamente sem necessidades de aquecimento
- Meses de transição: necessidades variáveis
Porque é importante conhecer as necessidades anuais?
| Aplicação | Vantagem |
|---|---|
| Análise económica | Cálculo dos custos anuais de aquecimento |
| Planeamento de bombas de calor | Dimensionamento e estimativa da JAZ |
| Integração solar | Determinação da taxa de cobertura solar (solar térmico ou PV + bomba de calor) |
| Comparação | Comparação antes/depois de intervenções de reabilitação |
Propostas de reabilitação
Com base nos elementos construtivos introduzidos, o calculador analisa automaticamente o potencial de otimização em função de requisitos mínimos típicos para reabilitação energética.
Análise automática do potencial de poupança por grupo de elementos construtivos
Contexto Portugal:
Em Portugal, os requisitos mínimos para elementos reabilitados são definidos no REH e verificados no âmbito do SCE aquando da emissão do certificado energético. As intervenções que melhorem o desempenho térmico podem beneficiar de programas de apoio como o Programa de Apoio a Edifícios Mais Sustentáveis (Fundo Ambiental) ou o Programa de Apoio a Condomínios Residenciais, quando abertos.
Potencial global
| Indicador | Significado |
|---|---|
| Poupança anual de energia | Poupança potencial em kWh/ano |
| Redução da carga térmica | Redução possível da carga térmica de projeto em kW |
| Temperatura de referência | Temperatura exterior de projeto para o local |
Potencial por grupo de elementos
Para cada grupo de elementos (parede exterior, cobertura, vãos envidraçados, pavimento em contacto com o solo ou espaços não aquecidos) a análise mostra:
| Valor | Descrição |
|---|---|
| Área | Área total do grupo de elementos |
| U‑valor ATUAL | U‑valor médio atual |
| U‑valor ALVO (reabilitação) | U‑valor de referência para uma reabilitação energeticamente adequada |
| Poupança de energia | Poupança anual estimada com a reabilitação |
| Redução da carga térmica | Redução da carga térmica de projeto |
Importante: As propostas de reabilitação baseiam‑se em requisitos mínimos típicos para elementos reabilitados. Em reabilitações profundas pode ser vantajoso apontar para padrões mais exigentes (p.ex. edifício de quase zero energia, nZEB), o que melhora o desempenho energético e a elegibilidade a apoios.
Potenciais de poupança típicos
| Medida | U‑valor antes | U‑valor depois | Poupança |
|---|---|---|---|
| Isolamento de paredes exteriores | 1,0 W/(m²·K) | 0,24 W/(m²·K) | 60–70% |
| Isolamento da cobertura | 0,8 W/(m²·K) | 0,20 W/(m²·K) | 70–75% |
| Substituição de janelas | 2,8 W/(m²·K) | 1,10 W/(m²·K) | 55–65% |
| Isolamento de teto de cave/pavimento sobre espaço não aquecido | 0,8 W/(m²·K) | 0,25 W/(m²·K) | 65–70% |
Apoios em Portugal (resumo):
– Programa de Apoio a Edifícios Mais Sustentáveis (Fundo Ambiental): comparticipações típicas de 65–85% (com tetos por medida) para isolamento, janelas eficientes, bombas de calor, solar térmico e fotovoltaico em habitação própria permanente.
– Programa de Apoio a Condomínios Residenciais: apoios a intervenções em partes comuns de edifícios multifamiliares.
– Incentivos fiscais pontuais: em alguns anos, dedução em IRS de parte das despesas com reabilitação energética (ver legislação em vigor).
As condições, montantes e prazos variam por aviso; é necessário consultar o Fundo Ambiental e o Portal da Habitação para informação atualizada.
Otimização dos radiadores
Uma funcionalidade particularmente útil é a análise automática dos radiadores:
Otimização inteligente dos radiadores com propostas concretas de substituição
Análise em 2 etapas
O algoritmo avalia duas estratégias de otimização:
- Upgrade para potência máxima: mesma dimensão, radiador de tipo mais eficiente
- Redução de dimensão quando possível: radiador mais pequeno em divisões com excesso de potência
Impacto ao nível do sistema
| Indicador | Significado |
|---|---|
| Temperatura de ida atual | Temperatura de funcionamento atual do sistema |
| Nova temperatura de ida possível | Temperatura alcançável após otimização |
| Poupança de energia | Poupança percentual estimada |
| Necessidades anuais de calor atuais | Antes da otimização |
| Necessidades anuais de calor otimizadas | Após otimização (com menor temperatura de ida) |
Porque reduzir a temperatura de ida? Uma temperatura de ida mais baixa melhora significativamente o rendimento das bombas de calor. Regra prática: cada grau a menos pode aumentar a JAZ em cerca de 2,5%.
Normas para bombas de calor em Portugal:
O desempenho sazonal das bombas de calor é avaliado segundo normas como a EN 14825 (SCOP/SEER). Em Portugal, o SCE considera estes valores para a classificação energética dos sistemas. Para dimensionamento e boas práticas de instalação, seguem‑se orientações europeias equivalentes às VDI alemãs, embora não exista uma “VDI portuguesa”; aplicam‑se as normas EN e as regras técnicas da DGEG e da ADENE.
Análise divisão a divisão
Para cada divisão, a análise apresenta:
| ESTADO ATUAL | OTIMIZADO |
|---|---|
| Tipo de radiador atual | Tipo de radiador recomendado |
| Dimensões atuais | Novas dimensões (se alteradas) |
| Potência de aquecimento à temperatura de sistema | Nova potência de aquecimento |
| Grau de cobertura (< 100% = subdimensionado) | Novo grau de cobertura (≥ 100%) |
Os custos de substituição fornecem uma indicação aproximada do investimento necessário.
Compreender o grau de cobertura
| Grau de cobertura | Avaliação | Recomendação |
|---|---|---|
| < 80% | Subdimensionado de forma crítica | Substituição do radiador é prioritária |
| 80–99% | Ligeiramente subdimensionado | Substituição recomendada |
| 100–120% | Ideal | Não é necessária alteração |
| > 120% | Sobredimensionado | Possível redução de dimensão |
O que fazer com estes resultados?
Em obra nova ou substituição do sistema de aquecimento
- Dimensionar o gerador de calor: utilizar a carga térmica do edifício Qheiz,G
- Dimensionar os emissores: utilizar as cargas térmicas QR por divisão
- Planear o depósito de inércia: em sistemas com bomba de calor, considerar eventuais sobredimensionamentos e estratégias de funcionamento
Em planeamento de reabilitação
- Identificar pontos fracos: elementos com U‑valores elevados e grandes áreas
- Priorizar medidas: de acordo com o potencial de poupança e impacto na carga térmica
- Avaliar a viabilidade económica: comparar poupança anual com o investimento
- Aproveitar apoios: em Portugal, recorrer a programas como o Edifícios Mais Sustentáveis, Condomínios Residenciais ou outros instrumentos de apoio à eficiência energética e renováveis, quando disponíveis
Em problemas com radiadores
- Divisões subaquecidas: substituir radiadores de acordo com as propostas de otimização
- Reduzir a temperatura de ida: quando todas (ou quase todas) as divisões estão sobreaquecidas
- Realizar o equilíbrio hidráulico: ajustar caudais após a otimização dos emissores
Certificação energética em Portugal:
– Todos os edifícios novos e a maioria das transações (venda/arrendamento) exigem Certificado Energético, emitido no âmbito do SCE e registado na ADENE.
– A etiqueta energética vai de A+ (melhor desempenho) a F (pior), e considera envolvente, sistemas técnicos (incluindo bombas de calor), ventilação e renováveis.
– Melhorias na carga térmica e na eficiência dos sistemas refletem‑se diretamente na classe energética e no valor do imóvel.
Conclusão
Ideia principal: O cálculo da carga térmica fornece muito mais do que um único valor. A carga térmica por divisão serve para o dimensionamento dos radiadores, enquanto a carga térmica do edifício é a base para dimensionar o gerador de calor. As necessidades anuais de calor permitem análises económicas, as propostas de reabilitação evidenciam o potencial de poupança e a análise dos radiadores prepara o sistema para trabalhar com temperaturas de ida mais baixas – condição essencial para um funcionamento eficiente de bombas de calor e para cumprir as exigências de desempenho energético do REH e do SCE em Portugal.
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Fontes
- EN 12831-1: Desempenho energético dos edifícios – Método de cálculo da carga térmica de projeto
- Decreto‑Lei n.º 101‑D/2020: Regime aplicável aos edifícios (REH, SCE e requisitos de desempenho energético)
- EN ISO 6946: Elementos de construção – Resistência térmica e transmissão de calor – Método de cálculo
- Documentação técnica ADENE / SCE sobre requisitos de isolamento e certificação energética