O que é uma bomba de calor solar térmica: funcionamento, critérios de selecção e preço

A bomba de calor solar térmica é uma combinação de duas tecnologias que respeitam o ambiente sem comprometer a eficiência e o conforto térmico dos ocupantes: a bomba de calor e a energia solar.

Neste guia prático, analisamos em pormenor a bomba de calor solar térmica: o seu funcionamento, os tipos de painéis solares, as vantagens e desvantagens, os critérios de escolha, o modo de instalação, as subvenções e o feedback dos utilizadores.

O que é uma bomba de calor solar térmica?

Uma bomba de calor solar térmica, por vezes designada por bomba de calor solar ou PAC solaire, é um sistema de aquecimento e arrefecimento que combina a ação de painéis solares térmicos (PST) e uma bomba de calor ar-água (ou água-água).

Objectivo Garantir o conforto térmico dos ocupantes, optimizando o consumo de energia e reduzindo as emissões de gases com efeito de estufa (GEE) através da utilização de uma fonte de energia gratuita e renovável.

Bomba de calor solar térmica: como funciona?

A bomba de calor solar térmica combina o mecanismo de uma bomba de calor convencional com a energia solar. Funciona em 7 fases: 

1. O ciclo começa com a captação da energia solar. Os painéis solares térmicos são instalados no telhado ou num espaço aberto exposto ao sol. Fabricados a partir de materiais absorventes, estes painéis convertem a energia solar em calor, que é depois transferido para um fluido de transferência de calor (normalmente água ou uma mistura de água/anticongelante) no interior dos tubos do painel;
2. Aquecido, O fluido de transferência de calor flui através de um permutador. O calor é então transferido para outro fluido que aquece o ar ou a água no edifício; 
3. A água aquecida pelo permutador é distribuída no interior através de um circuito de aquecimento ou de ar condicionado, geralmente um radiador, piso radiante, ventiloconvectores, etc; 
4. O excesso de energia solar térmica pode ser armazenado num reservatório térmico para utilização posterior quando não houver luz solar suficiente; 
5. Neste sistema, o papel da bomba de calor é assumir o controlo quando a energia solar térmica é insuficiente para satisfazer as necessidades dos ocupantes. A bomba de calor extrai o calor do ar exterior, do solo ou da água, consoante o seu tipo, e transfere-o para o interior (aquecimento), ou extrai o calor do interior e rejeita-o no exterior (arrefecimento).

Para garantir o bom funcionamento do sistema, é instalado um sistema de controlo e regulação que monitoriza a temperatura ambiente e as necessidades energéticas do edifício.

Bomba de calor solar térmica: que painéis solares utilizar?

A bomba de calor solar térmica utiliza painéis solares térmicos que absorvem o calor dos raios solares e o transferem para um fluido de transferência de calor que circula pelo sistema. A bomba de calor solar térmica não deve ser confundida com os sistemas do tipo "bomba de calor - painéis fotovoltaicos". Neste caso, os painéis fotovoltaicos alimentam de eletricidade a bomba de calor e outros aparelhos da casa, através de um inversor que transforma a corrente contínua em corrente alternada.

Por último, uma bomba de calor solar térmica pode utilizar painéis híbridos, que combinam a ação de painéis solares térmicos (painel traseiro) e painéis solares fotovoltaicos (painel frontal).

Tipo de painel solar	Como funciona	Benefícios	Desvantagens
Painéis solares térmicos	Os painéis solares térmicos absorvem o calor dos raios solares e transferem-no para um fluido de transferência de calor que circula pelo sistema.	Elevada eficiência energética para a produção de calor. Menos dispendioso do que os painéis fotovoltaicos e híbridos. A energia térmica pode ser armazenada para utilização posterior.	Não produzir eletricidade diretamente. Desempenho altamente dependente das condições climatéricas e da luz solar.
Painéis solares híbridos (PVT)	Os painéis solares híbridos combinam as tecnologias fotovoltaica e térmica num único painel.  Produzem simultaneamente eletricidade e calor, permitindo que uma bomba de calor seja alimentada enquanto gera eletricidade para outras utilizações.	Produção combinada de eletricidade e calor. Maior eficiência energética do que os painéis fotovoltaicos ou térmicos isoladamente. Utilização óptima do espaço do telhado.	Custos de instalação mais elevados do que os dos painéis solares térmicos e fotovoltaicos isoladamente. Aumento da complexidade do sistema que exige uma manutenção mais rigorosa.

Bombas de calor solares térmicas: vantagens e desvantagens

As vantagens são muitas: poupança de energia e baixas emissões de gases com efeito de estufa, especialmente se a bomba de calor for combinada com painéis solares híbridos. Esta combinação utiliza uma fonte de energia gratuita e renovável para aquecer ou arrefecer.

A bomba de calor solar térmica é também extremamente versátil, uma vez que pode ser utilizada para aquecimento, arrefecimento e produção de água quente sanitária (AQS). Por último, mas não menos importante, a bomba de calor solar térmica é uma peça de equipamento fiável, testada e comprovada, com uma longa vida útil.

Em contrapartida, a produção varia em função da estação do ano, mas a autonomia continua a ser muito atractiva, com cerca de 80 %... desde que a instalação seja efectuada de acordo com as normas mais exigentes e a casa esteja perfeitamente isolada (RE 2020).

O custo inicial da instalação também é elevado, sendo em média de 13 000 euros, excluindo a instalação. No entanto, este investimento é reduzido por subvenções e regimes de financiamento, bem como pelas poupanças de energia obtidas a longo prazo.

Que critérios devo utilizar para escolher a minha bomba de calor solar térmica?

A escolha de cada componente da sua instalação solar térmica (bomba de calor - painéis solares - sistema de controlo) requer um certo conhecimento prévio.

A menos que saiba muito sobre o assunto, recomendamos vivamente que recorra a um profissional que possa analisar as suas necessidades e aconselhá-lo sobre o equipamento mais adequado. No entanto, aqui ficam 6 critérios essenciais, dados a título indicativo, para o ajudar a fazer uma escolha informada: 

1. Tipo de painel solar Consulte a tabela acima para decidir sobre o tipo de painel solar a utilizar com o seu sistema solar térmico;
2. Tipo de fluido de transferência de calor Alguns sistemas utilizam água, enquanto outros utilizam uma mistura de água e glicol (anticongelante). Se vive numa região onde as temperaturas descem regularmente abaixo de zero, recomendamos a utilização de um fluido de transferência de calor anticongelante para evitar o congelamento dos tubos;
3. Tipo de bomba de calor Escolha entre bombas de calor ar-água, ar-ar, água-água e terra-água, consoante a fonte de calor disponível (ar, água, solo) e a utilização pretendida (aquecimento, arrefecimento, produção de água quente sanitária). Nota: a bomba de calor ar-água é adequada para regiões quentes ou temperadas, ao passo que a bomba de calor geotérmica terá um melhor desempenho em regiões frias;
4. Coeficiente de desempenho COP: o COP é um indicador da eficiência energética de uma bomba de calor. Quanto mais elevado for o COP, mais eficiente é a bomba de calor na conversão de energia eléctrica em energia térmica. Procure uma bomba de calor com um COP elevado para maximizar as poupanças de energia (e tirar partido dos subsídios do governo);
5. Sistema de regulação e controlo Deve ser capaz de monitorizar e ajustar a temperatura de acordo com as condições meteorológicas e as necessidades de aquecimento ou arrefecimento;
6. Compatibilidade com outros sistemas de aquecimento Se já tiver um sistema de aquecimento (caldeira, radiadores, piso radiante), verifique se a unidade solar térmica planeada é compatível com este equipamento;
7. A garantia Este período é geralmente muito longo para os painéis solares (até 25 anos) e de 5 a 10 anos para as bombas de calor.

Como dimensionar a minha bomba de calor solar térmica?

Só um profissional qualificado lhe poderá dar uma resposta exacta... mas isso não significa que não possa ter uma ideia da ordem de grandeza. Lembre-se do seguinte princípio: grosso modo, um metro quadrado de painéis solares térmicos aquece uma superfície de 10 m². Vamos supor que o painel solar térmico médio tem 2 m² (na realidade, pode variar entre 1,5 e 4 ou mesmo 5 m², com uma média de 2 m²): 

Área de habitação (m²)	Área do painel solar térmico (m²)	Número de painéis solares térmicos (2 m²/painel)
50	5	2,5 (arredondado para 3)
75	7,5	3,75 (arredondado para 4)
100	10	5
125	12,5	6,25 (arredondado para 6)
150	15	7,5 (arredondado para 8)
200	20	10

O que precisa de saber sobre a instalação de uma bomba de calor solar térmica

Os colectores solares térmicos devem ser instalados por um profissional qualificado, com a certificação e as competências necessárias. Em França, é necessário recorrer a um profissional reconhecido como garante ambiental (RGE).

Instalação da bomba de calor solar térmica

Começará por avaliar o local para determinar a localização ideal para os painéis solares e a bomba de calor. Os painéis solares devem estar virados para sul e em ângulo para maximizar a exposição ao sol. A bomba de calor, por sua vez, deve ser instalada num local acessível para facilitar a manutenção e as reparações.

A bomba de calor solar térmica pode ser utilizada para complementar um sistema de aquecimento existente, como uma caldeira a gás ou a óleo. O instalador deve certificar-se de que os dois sistemas estão devidamente integrados e a funcionar de forma óptima. Ao dimensionar o sistema, o instalador terá de ter em conta o espaço habitacional, o isolamento do edifício, o clima da sua região e as suas necessidades de aquecimento.

Em seguida, instala os painéis solares, a bomba de calor, o depósito de água quente e outros componentes, de acordo com as especificações do fabricante e os regulamentos locais. Uma vez concluída a instalação, o técnico coloca o sistema em funcionamento e efectua as verificações habituais. A instalação demora normalmente uma semana (há muito trabalho envolvido!).

De um modo geral, os colectores solares térmicos requerem muito pouca manutenção. Deve, no entanto, planear verificações regulares para garantir o desempenho e a longevidade do sistema e evitar avarias graves que ameacem a rentabilidade do seu investimento. O seu instalador fornecer-lhe-á instruções de cuidados e manutenção e dir-lhe-á com que frequência deve mandar verificar o seu sistema.

Bombas de calor solares térmicas: custos de instalação e vida útil 

Como explicado acima, o custo de uma bomba de calor solar térmica é de cerca de 13.000 euros, mais os custos de instalação que variam entre 4.000 e 6.000 euros. A manutenção anual (obrigatória em alguns países, como a França) custa entre 150 e 300 euros por ano.

Em termos de vida útil, os painéis solares térmicos podem durar mais de 30 anos, em comparação com os 15 a 20 anos de uma bomba de calor.

Bombas de calor solares térmicas: tem direito a um auxílio para financiar o seu projeto

Vários países da UE estão a oferecer esquemas de apoio e financiamento para incentivar as famílias a mudar para energias limpas, de acordo com o objetivo de neutralidade carbónica até 2050. A França, por exemplo: 

• O bónus de energia, no valor de 5 000 a 10 000 euros, destina-se a famílias com baixos rendimentos para financiar obras de renovação ou a substituição de um sistema de aquecimento no âmbito da transição energética;
• MaPrimeRénov" é um regime concebido para proprietários e senhorios (e co-proprietários em determinadas condições) para financiar melhorias energéticas nas suas casas: isolamento, mudança de sistema de aquecimento, instalação de uma bomba de calor ou de um sistema de ventilação mecânica, etc. O montante varia em função do rendimento do agregado familiar, do tipo de trabalho efectuado e do desempenho energético pós-projeto. O montante varia de acordo com o nível de rendimento do agregado familiar, o tipo de trabalho efectuado e o desempenho energético pós-obra. Para as bombas de calor solares térmicas, o montante da subvenção pode ir até 10.000 euros;
• Empréstimo Eco-rate 0: trata-se de um empréstimo sem juros até 30 000 euros;
• Auxílios das autoridades regionais e locais.

Por último, o governo francês aplica uma taxa reduzida de IVA (10 %) aos equipamentos de bombas de calor solares térmicas.

Opiniões e testemunhos: o que pensam os utilizadores da bomba de calor solar térmica?

Não é fácil dar uma visão exaustiva das opiniões e testemunhos dos utilizadores de bombas de calor solares térmicas, uma vez que as experiências podem variar consoante o modelo, o fabricante, a qualidade da instalação e as condições climáticas da região. 

No entanto, aqui estão alguns pontos comuns que podem ser encontrados no feedback dos utilizadores de colectores solares térmicos:

O lado positivo :

1. Poupança de energia conseguido através da utilização de energia solar para aquecer a casa e produzir água quente sanitária, com facturas de energia mais baixas e maior independência dos fornecedores de energia;
2. Ecologia Muitos utilizadores estão satisfeitos com o impacto ambiental positivo das suas bombas de calor solares térmicas. Ao utilizarem a energia solar, estão a reduzir o consumo de combustíveis fósseis e a ajudar a combater as alterações climáticas... mesmo que o processo de fabrico dos painéis solares seja criticado por alguns utilizadores como não sendo muito amigo do ambiente;
3. Fiabilidade Bombas de calor solares: os utilizadores afirmam geralmente que as suas bombas de calor solares são fiáveis e requerem pouca manutenção. Desde que sejam bem concebidos e corretamente instalados, os sistemas duram várias décadas.

No lado negativo :

1. Custo inicial elevadoNo entanto, os subsídios e as poupanças de energia obtidos ao longo do tempo acelerarão o período de recuperação;
2. Dependência da luz solar Alguns utilizadores referem um desempenho inadequado durante os Invernos rigorosos. Geralmente, têm de recorrer a um sistema de aquecimento suplementar para satisfazer as suas necessidades energéticas;
3. Complexidade da instalação.