Guia aprofundado
Simulador de bomba de calor vs caldeira a gás em 10 anos: instalação, COP e preços de energia
Análise executiva do setor
Substituir uma caldeira a gás por uma bomba de calor é uma das maiores decisões de energia residencial, e a resposta raramente é óbvia. Uma bomba de calor transfere calor em vez de queimar combustível, de modo que cada unidade de eletricidade entrega três ou mais unidades de calor. Isso parece uma vitória fácil até você notar que a eletricidade costuma custar duas a três vezes mais por unidade do que o gás e que a instalação pode custar várias vezes o valor de uma caldeira nova. Se a bomba compensa depende de uma corrida entre a eficiência e a razão de preços, disputada ao longo de dez anos e carregada pela instalação, pela manutenção e pela forma como os preços de energia se movem. Este simulador torna essa corrida visível em um único número mensal.
A estrutura do problema é uma razão. Divida o preço da eletricidade pelo COP sazonal real para obter o custo de uma unidade de calor da bomba. Divida o preço do gás pela eficiência da caldeira para obter o mesmo número para o gás. Se o número da bomba for menor, cada unidade de calor economiza dinheiro; se for maior, a instalação precisa ser paga por outra coisa. Além disso, há itens fixos: o custo de capital da bomba, a manutenção e a caldeira que você teria de substituir de qualquer maneira. A demanda de calor multiplica tudo, de modo que uma casa com muitas frestas e alta demanda ganha mais com uma boa bomba do que uma casa pequena e bem isolada.
O efeito dominó começa pela eficiência real, o COP depois de ondas de frio e ciclos de descongelamento. Ela define o custo de cada unidade de calor, que, junto com a instalação diluída em dez anos, determina qual parcela do custo da bomba é capital. Isso alimenta a razão entre o custo do gás e o custo da bomba e, por fim, a economia mensal. Um COP mais fraco, portanto, não apenas eleva a conta de eletricidade; ele também piora o peso do capital, porque uma economia menor precisa pagar a mesma instalação. Pequenas mudanças no topo da cadeia podem inverter a última caixa.
O iceberg separa as contas que você vê dos custos que esquece. Acima da linha d'água estão a conta de eletricidade e a instalação, diluída em dez anos. Abaixo dela estão três itens que raramente aparecem em um orçamento de venda: a manutenção anual, a eletricidade extra usada em ondas de frio e ciclos de descongelamento, quando o COP real cai abaixo do número de destaque, e as obras de radiadores, tubulação e instalação elétrica de que muitas casas precisam antes que uma bomba funcione bem. Elas podem transformar uma economia promissora em uma economia modesta. Use o simulador para encontrar o preço da eletricidade, o COP ou o custo de instalação em que o gás vence e, depois, peça aos instaladores números que se ajustem à sua casa.
Fórmulas e metodologia
O modelo compara dois custos anuais em um horizonte de dez anos e mostra a diferença por mês. A demanda de calor é determinada pela sua casa. A bomba de calor precisa de eletricidade igual à demanda dividida pelo COP real, precificada na sua tarifa com um acréscimo médio de reajuste de dez anos, mais a manutenção e o custo de instalação amortizado em dez anos a um custo do dinheiro de 6%. A opção a gás precisa de gás igual à demanda dividida pela eficiência da caldeira, com o seu próprio acréscimo de reajuste, mais a manutenção da caldeira e uma reserva para a troca da caldeira que a bomba evita.
- COP real
- COP_real = COP × (1 − perda no frio)
- O COP de destaque é reduzido em 6% por ondas de frio, ciclos de descongelamento e picos de água quente.
- Custo anual da bomba de calor
- BC = demanda ÷ COP_real × preço da eletricidade × f_e + manutenção + anuidade(instalação)
- Eletricidade com reajuste médio de dez anos, manutenção e a instalação amortizada em dez anos.
- Custo anual do gás
- Gás = demanda ÷ 0,9 × preço do gás × f_g + manutenção + reserva da caldeira
- Gás com eficiência da caldeira de 90%, com uma reserva anual para substituir a caldeira antiga.
- Acréscimo médio de preço
- f = ((1 + g)^10 − 1) ÷ (10 × g)
- O multiplicador sobre o preço de hoje que representa a média de dez anos com reajuste anual g.
- Economia mensal
- Líquido = (Gás − BC) ÷ 12
- Positivo significa que a bomba de calor vence o gás nos dez anos. O ponto de ruptura é aquele em que isso chega a zero.
Elasticidade em cascata
O custo de instalação, o preço da eletricidade e o preço do gás movem mais o resultado, porque atuam sobre os maiores componentes de cada custo anual. O COP importa por meio da conta de eletricidade e é mais forte onde a eletricidade é cara. A demanda de calor multiplica as duas opções ao mesmo tempo, de modo que amplia tanto uma diferença positiva quanto uma negativa. O reajuste do gás é lento, mas cumulativo: alguns pontos por ano somam um acréscimo de dois dígitos em dez anos, e é por isso que merece um teste baixo e um alto.
Três estudos de caso reais
Início com recursos próprios
Uma casa pequena e bem isolada
Uma casa compacta com demanda de calor modesta e uma boa bomba. A economia é positiva, mas pequena, porque há pouco calor em que economizar. Ao carregar o cenário, você vê como o custo de instalação domina quando a demanda é baixa.
Médio porte em expansão
Uma casa grande e com muitas frestas
Uma casa grande com alta demanda de calor, um sistema bem projetado e um gás que vem ficando mais caro. Cada unidade de calor economizada traz um grande benefício. Ao carregar o cenário, você vê como a demanda eleva a economia mensal bem acima da base.
Crise de cisne negro
Uma bomba cara com gás barato
Uma instalação cara, uma bomba que mal alcança um COP de 2,4, eletricidade a preço alto e gás barato e estável. A bomba nunca se paga. Ao carregar o cenário, você vê qual variável restaura a economia.
Matriz de referências do setor
| Métrica | Zona de perigo | Média do setor | Elite dos 10% melhores |
|---|---|---|---|
| COP sazonal (bomba ar-ar ou ar-água) | Abaixo de 2,5 | 3,0–3,8 | Acima de 4,0 |
| Razão entre os preços da eletricidade e do gás | Acima de 3,0 | 2,0–2,8 | Abaixo de 1,8 |
| Custo de instalação como parcela do custo de calor em dez anos | Acima de 60% | 30–45% | Abaixo de 25% |
| Demanda de calor por ano (casa típica) | Abaixo de 8.000 kWh | 12.000–18.000 kWh | Acima de 20.000 kWh |
| Razão do custo anual gás/bomba | Abaixo de 1,0 | 1,05–1,3 | Acima de 1,4 |
Variáveis e alavancas
Custo de instalação da bomba de calor
Preço total instalado, depois de quaisquer incentivos ou subsídios dos quais você tenha certeza, incluindo o reservatório e o comissionamento.
Alavanca: Reúna três orçamentos detalhados, confira quais incentivos se aplicam hoje e evite pagar por uma capacidade de que a casa não precisa.
Demanda anual de calor
Calor de que a casa precisa por ano para aquecimento ambiente e água quente, obtido de contas de gás anteriores ou de um certificado energético.
Alavanca: Reduza primeiro a demanda com vedação de frestas e isolamento do sótão, pois uma carga térmica menor significa uma bomba menor e mais barata e contas mais baixas.
Eficiência sazonal (COP)
Calor entregue por unidade de eletricidade ao longo de todo o ano. Sistemas bem projetados chegam a cerca de 3 a 4.
Alavanca: Reduza a temperatura de ida com radiadores maiores ou piso radiante e use compensação climática, pois cada ponto extra de COP reduz diretamente o consumo de eletricidade.
Preço da eletricidade
O preço unitário total que você paga, incluindo as taxas fixas diluídas nas unidades consumidas.
Alavanca: Peça uma tarifa para bomba de calor ou com horários diferenciados e desloque o funcionamento para as horas mais baratas, pois a eletricidade é o maior custo de operação.
Preço do gás
O preço unitário total do gás, incluindo a parcela das taxas fixas que você deixaria de pagar.
Alavanca: Confira o preço unitário real do gás e a taxa fixa, pois um contrato de gás barato dificulta justificar a bomba.
Reajuste do preço do gás
Quão rápido você espera que o preço do gás suba a cada ano nos dez anos. Presume-se que a eletricidade suba 3% ao ano.
Alavanca: Rode o modelo com um reajuste do gás baixo e outro alto, porque a resposta em dez anos depende muito disso.
Como usar este simulador
- 1Informe a demanda anual de calor a partir de contas de gás anteriores e os preços unitários atuais do gás e da eletricidade.
- 2Informe o orçamento de instalação depois dos incentivos dos quais você tenha certeza e um COP sazonal honesto.
- 3Leia as cinco caixas do efeito dominó para ver se o ponto fraco é a eficiência, o peso do capital ou a razão de custos.
- 4Clique em Encontrar meu ponto de ruptura para ver o preço da eletricidade, o COP ou o custo de instalação em que o gás vence.
- 5Abra a aba Universo paralelo para comparar o seu plano com a bomba de calor otimizada ao longo de 24 meses.
Erros a evitar
- Usar o COP máximo de laboratório. Sistemas reais perdem eficiência no frio e ao produzir água quente, então o número de destaque superestima a economia.
- Comparar apenas os custos de operação. Sem a instalação diluída em dez anos, a bomba de calor sempre parece melhor do que parecerá na conta bancária.
- Ignorar os radiadores e a parte elétrica. Radiadores subdimensionados exigem temperaturas de ida altas e reduzem o COP, e um quadro elétrico antigo pode gerar uma grande conta imprevista.
- Presumir que o gás ficará barato ou caro para sempre. A resposta em dez anos é sensível aos dois caminhos de preços, então teste um cenário baixo e um alto antes de decidir.
Perguntas frequentes
Uma bomba de calor é sempre mais barata do que o gás?
Não. Depende da razão entre os preços da eletricidade e do gás, da sua eficiência real, do custo de instalação e de quanto tempo você permanecer no imóvel. Teste os seus próprios números em vez de confiar em médias.
Qual COP devo usar?
Use o valor sazonal que um instalador aceite pôr por escrito para a sua casa, não o melhor valor de laboratório. Valores em torno de 3 a 3,5 são comuns em sistemas ar-água bem projetados.
Subsídios e incentivos estão incluídos?
Somente se você os subtrair do custo de instalação. As regras dos incentivos mudam, então confira os programas e os critérios de elegibilidade vigentes antes de contar com algum.
Por que o reajuste da eletricidade é fixo?
Para manter o foco do modelo, presume-se que os preços da eletricidade subam 3% ao ano. Se você espera que subam mais rápido, aumente o preço da eletricidade informado para compensar.
E o resfriamento e os painéis solares?
Nenhum dos dois está incluído. Uma bomba que também resfria, ou uma alimentada pela sua própria energia solar, geralmente melhora o resultado, então trate esta como uma estimativa conservadora.
Qual é a precisão deste simulador?
É um modelo educativo de planejamento com premissas declaradas, e não uma orientação técnica ou financeira. Peça um levantamento de perdas de calor e orçamentos por escrito antes de decidir.
Este é um modelo educacional de planejamento, com premissas declaradas. Não constitui aconselhamento financeiro, tributário ou jurídico. Substitua os dados pelos seus próprios números e confirme decisões importantes com um profissional qualificado.