O conceito de desempenho “Desempenho (física)”) é aplicado a máquinas de geração ou transformação de energia e, de acordo com o primeiro princípio da termodinâmica, seu valor não pode ser superior à unidade. As máquinas de refrigeração e, portanto, a bomba de calor, não geram energia, apenas a transportam de uma região fria para uma mais quente. Nesta tarefa são obtidos rendimentos superiores a 100%. Para evitar a confusão que isso poderia acarretar, neste tipo de máquinas o conceito de desempenho assume o nome genérico de eficiência e no caso da bomba de calor, o coeficiente de eficiência é denominado CoP, que é a sigla para Coeficiente of Performance.

Obviamente que nas máquinas reversíveis existirão dois coeficientes de eficiência, um como máquina frigorífica e outro como bomba de calor, conhecidos na prática como CoP de verão e CoP de inverno. Em ambos o conceito é o mesmo expresso na máquina de Carnot:

Onde os subscritos foco frio e foco quente.

A única diferença entre os dois é o numerador, ou seja, o benefício obtido. No inverno, quando a máquina funciona como bomba de calor, o benefício é o calor depositado na fonte quente ou, em outras palavras,[2]​ a temperatura absoluta do lado quente, enquanto no verão será o calor dissipado no lado frio, ou seja, a temperatura absoluta do lado frio. E não só: entre os seus benefícios mais tangíveis estão a poupança na conta de luz e a eficiência energética, uma vez que utiliza fontes naturais gratuitas para o seu funcionamento e o consumo de eletricidade é mínimo. É também sustentável e ajuda a reduzir as emissões de carbono, cumprindo assim os objectivos da União Europeia contra as alterações climáticas. E também é muito funcional, já que um único dispositivo serve tanto para fornecer água quente quanto para resfriamento e aquecimento. Estes benefícios de poupança e respeito pelo ambiente levaram a Agência Internacional de Energia a considerar a bomba de calor como a melhor tecnologia disponível para climatização espacial em 2016.[3]​.

Este CoP é o máximo teórico, que em condições de 0 °C no exterior e 20 °C no interior dá um valor de 14,65; Ou seja, em teoria poderiam ser obtidos até 14,65 kW de calor por cada kW de eletricidade consumida. Obviamente, isto é teórico e na prática, tendo em conta as irreversibilidades do ciclo de refrigeração real, o CoP permanece em 15% do máximo teórico.[4]​.

No diagrama P-h do refrigerante correspondente, os ciclos podem ser traçados e o CoP operacional teórico pode ser calculado exatamente como é feito para a máquina de refrigeração.

O gráfico mostra em quais conceitos se perde eficiência:

Por outro lado, quanto mais baixa for a temperatura da fonte fria e quanto mais elevada for a temperatura da fonte quente, menor será o rendimento, o que constitui um grave inconveniente, tendo em conta que a bomba de calor é utilizada como dispositivo de aquecimento e terá portanto menos desempenho quanto mais frio estiver no exterior, ou seja, quando for necessário mais calor no interior. Porém, com uma boa máquina obtêm-se CoPs muito superiores a 1, ou seja, a máquina fornece mais energia do que consome, até temperaturas exteriores em torno de -10 °C.

Mesmo com todas estas desvantagens, a bomba de calor recupera o calor do ar exterior. Devido a esta capacidade de extrair calor de fontes muito frias, que de outra forma não seriam utilizáveis, esta máquina é considerada energia renovável.[6]​

Como em todos os sistemas de aquecimento que utilizam energias renováveis, é aconselhável fornecer um sistema de apoio com energia convencional,[7]​ para cobrir períodos muito frios. Deve-se ter em conta que quando o CoP diminui para 1, perde-se completamente a vantagem da bomba de calor, pois a sua eficácia é igual à de qualquer fogão eléctrico, que, devido ao efeito Joule, produz um kW térmico por kW eléctrico consumido.

Uma abordagem ao segundo princípio da termodinâmica é que ele trata da qualidade da energia. A qualidade da energia é entendida como a maior ou menor disposição que ela oferece para ser convertida em trabalho.[8]​ Com esse critério pode-se dizer que a energia elétrica é de alta qualidade, pois quando aplicada a um motor elétrico pode ser convertida em trabalho no eixo com desempenho superior a 90%. A qualidade da energia térmica depende do seu nível térmico, ou seja, da sua temperatura. Em uma usina termelétrica convencional, o vapor de alta temperatura é produzido a partir de um combustível, que é transformado em energia elétrica por uma turbina, com eficiência total em torno de 30%,[9]​ ou seja, aproximadamente 3 kW térmicos produzem 1 kW elétrico. Com esta premissa, utilizar 1 kW de eletricidade para obter 1 kW de calor não parece uma consequência muito coerente.

A produção de calor a partir de energia eléctrica só é admissível através de bomba de calor (excepto radiadores eléctricos) e mesmo assim, após um estudo de viabilidade que verifique, que em todos os momentos a produção de calor será superior ao consumo e que o CoP garante poupanças económicas e energéticas.

Para se ter uma ideia da rentabilidade que uma bomba de calor nos pode proporcionar como dispositivo de aquecimento, utiliza-se o CoP sazonal, que é um quociente entre a energia fornecida pela máquina durante todo o inverno e a energia consumida no mesmo período, ou seja, o valor pago pelo aquecimento nas contas de inverno.

Os fabricantes incluem[10]​ em seus catálogos tabelas de potência térmica e potência absorvida de cada modelo, para diferentes condições internas e externas. Os valores aí indicados são considerados reais e devem prevalecer sobre qualquer estimativa. Uma média ponderada, durante o inverno, destes valores instantâneos pode ser uma boa antecipação da CoP sazonal.

Pelo que foi dito até agora, do ponto de vista energético, precisaríamos de um CoP sazonal de 3 para recuperar os 3 kW térmicos que cada kW elétrico custa para produzir. Com centrais de ciclo combinado, são alcançadas eficiências superiores a 50%, caso em que um CoP de 2 seria suficiente. Do ponto de vista económico, a viabilidade do sistema depende da comparação entre o preço do kW eléctrico e do kW térmico em cada momento e com cada combustível.

A fonte de frio não precisa ser exclusivamente o ar da rua no inverno, mas também pode ser: a água de um rio, de um riacho subterrâneo ou mesmo do solo. Da mesma forma, o condensador pode transferir calor, além do ar ambiente, para sistemas de água.

Dependendo da fonte de onde retiram calor e para onde o transferem, obtém-se a seguinte classificação de bombas de calor:

Estas bombas, que retiram calor da água, têm um CoP superior ao das bombas de ar, uma vez que as correntes subterrâneas de água têm uma temperatura quase constante. A dos rios é mais variável ao longo do ano, mas ainda assim não é comparável à do ar exterior, nem é tão imprevisível. Contudo, a sua utilização está condicionada à existência de um caudal de água adequado nas imediações da instalação, o que não é fácil e restringe bastante a aplicação destas máquinas.

A energia aerotérmica é uma tecnologia de bomba de calor que extrai energia do ar para climatizar espaços e fornecer água quente sanitária de forma eficiente. Esta tecnologia, classificada como energia renovável pela União Europeia, oferece uma alternativa ecológica e económica às caldeiras a gás e diesel. Entre suas principais vantagens, a energia aerotérmica se destaca pela alta eficiência energética, baixa manutenção e reduzido impacto ambiental por não emitir gases poluentes durante sua operação. Além disso, os sistemas aerotérmicos são reversíveis, permitindo tanto o aquecimento no inverno como o resfriamento no verão com um único equipamento. Este tipo de bomba de calor pode ser instalada em habitações novas e existentes, oferecendo flexibilidade na integração com sistemas de aquecimento tradicionais ou em combinação com fontes de energia solar.[12]​.

O conceito de desempenho “Desempenho (física)”) é aplicado a máquinas de geração ou transformação de energia e, de acordo com o primeiro princípio da termodinâmica, seu valor não pode ser superior à unidade. As máquinas de refrigeração e, portanto, a bomba de calor, não geram energia, apenas a transportam de uma região fria para uma mais quente. Nesta tarefa são obtidos rendimentos superiores a 100%. Para evitar a confusão que isso poderia acarretar, neste tipo de máquinas o conceito de desempenho assume o nome genérico de eficiência e no caso da bomba de calor, o coeficiente de eficiência é denominado CoP, que é a sigla para Coeficiente of Performance.

Obviamente que nas máquinas reversíveis existirão dois coeficientes de eficiência, um como máquina frigorífica e outro como bomba de calor, conhecidos na prática como CoP de verão e CoP de inverno. Em ambos o conceito é o mesmo expresso na máquina de Carnot:

Onde os subscritos foco frio e foco quente.

A única diferença entre os dois é o numerador, ou seja, o benefício obtido. No inverno, quando a máquina funciona como bomba de calor, o benefício é o calor depositado na fonte quente ou, em outras palavras,[2]​ a temperatura absoluta do lado quente, enquanto no verão será o calor dissipado no lado frio, ou seja, a temperatura absoluta do lado frio. E não só: entre os seus benefícios mais tangíveis estão a poupança na conta de luz e a eficiência energética, uma vez que utiliza fontes naturais gratuitas para o seu funcionamento e o consumo de eletricidade é mínimo. É também sustentável e ajuda a reduzir as emissões de carbono, cumprindo assim os objectivos da União Europeia contra as alterações climáticas. E também é muito funcional, já que um único dispositivo serve tanto para fornecer água quente quanto para resfriamento e aquecimento. Estes benefícios de poupança e respeito pelo ambiente levaram a Agência Internacional de Energia a considerar a bomba de calor como a melhor tecnologia disponível para climatização espacial em 2016.[3]​.

Este CoP é o máximo teórico, que em condições de 0 °C no exterior e 20 °C no interior dá um valor de 14,65; Ou seja, em teoria poderiam ser obtidos até 14,65 kW de calor por cada kW de eletricidade consumida. Obviamente, isto é teórico e na prática, tendo em conta as irreversibilidades do ciclo de refrigeração real, o CoP permanece em 15% do máximo teórico.[4]​.

No diagrama P-h do refrigerante correspondente, os ciclos podem ser traçados e o CoP operacional teórico pode ser calculado exatamente como é feito para a máquina de refrigeração.

O gráfico mostra em quais conceitos se perde eficiência:

Por outro lado, quanto mais baixa for a temperatura da fonte fria e quanto mais elevada for a temperatura da fonte quente, menor será o rendimento, o que constitui um grave inconveniente, tendo em conta que a bomba de calor é utilizada como dispositivo de aquecimento e terá portanto menos desempenho quanto mais frio estiver no exterior, ou seja, quando for necessário mais calor no interior. Porém, com uma boa máquina obtêm-se CoPs muito superiores a 1, ou seja, a máquina fornece mais energia do que consome, até temperaturas exteriores em torno de -10 °C.

Mesmo com todas estas desvantagens, a bomba de calor recupera o calor do ar exterior. Devido a esta capacidade de extrair calor de fontes muito frias, que de outra forma não seriam utilizáveis, esta máquina é considerada energia renovável.[6]​

Como em todos os sistemas de aquecimento que utilizam energias renováveis, é aconselhável fornecer um sistema de apoio com energia convencional,[7]​ para cobrir períodos muito frios. Deve-se ter em conta que quando o CoP diminui para 1, perde-se completamente a vantagem da bomba de calor, pois a sua eficácia é igual à de qualquer fogão eléctrico, que, devido ao efeito Joule, produz um kW térmico por kW eléctrico consumido.

Uma abordagem ao segundo princípio da termodinâmica é que ele trata da qualidade da energia. A qualidade da energia é entendida como a maior ou menor disposição que ela oferece para ser convertida em trabalho.[8]​ Com esse critério pode-se dizer que a energia elétrica é de alta qualidade, pois quando aplicada a um motor elétrico pode ser convertida em trabalho no eixo com desempenho superior a 90%. A qualidade da energia térmica depende do seu nível térmico, ou seja, da sua temperatura. Em uma usina termelétrica convencional, o vapor de alta temperatura é produzido a partir de um combustível, que é transformado em energia elétrica por uma turbina, com eficiência total em torno de 30%,[9]​ ou seja, aproximadamente 3 kW térmicos produzem 1 kW elétrico. Com esta premissa, utilizar 1 kW de eletricidade para obter 1 kW de calor não parece uma consequência muito coerente.

A produção de calor a partir de energia eléctrica só é admissível através de bomba de calor (excepto radiadores eléctricos) e mesmo assim, após um estudo de viabilidade que verifique, que em todos os momentos a produção de calor será superior ao consumo e que o CoP garante poupanças económicas e energéticas.

Para se ter uma ideia da rentabilidade que uma bomba de calor nos pode proporcionar como dispositivo de aquecimento, utiliza-se o CoP sazonal, que é um quociente entre a energia fornecida pela máquina durante todo o inverno e a energia consumida no mesmo período, ou seja, o valor pago pelo aquecimento nas contas de inverno.

Os fabricantes incluem[10]​ em seus catálogos tabelas de potência térmica e potência absorvida de cada modelo, para diferentes condições internas e externas. Os valores aí indicados são considerados reais e devem prevalecer sobre qualquer estimativa. Uma média ponderada, durante o inverno, destes valores instantâneos pode ser uma boa antecipação da CoP sazonal.

Pelo que foi dito até agora, do ponto de vista energético, precisaríamos de um CoP sazonal de 3 para recuperar os 3 kW térmicos que cada kW elétrico custa para produzir. Com centrais de ciclo combinado, são alcançadas eficiências superiores a 50%, caso em que um CoP de 2 seria suficiente. Do ponto de vista económico, a viabilidade do sistema depende da comparação entre o preço do kW eléctrico e do kW térmico em cada momento e com cada combustível.

A fonte de frio não precisa ser exclusivamente o ar da rua no inverno, mas também pode ser: a água de um rio, de um riacho subterrâneo ou mesmo do solo. Da mesma forma, o condensador pode transferir calor, além do ar ambiente, para sistemas de água.

Dependendo da fonte de onde retiram calor e para onde o transferem, obtém-se a seguinte classificação de bombas de calor:

Estas bombas, que retiram calor da água, têm um CoP superior ao das bombas de ar, uma vez que as correntes subterrâneas de água têm uma temperatura quase constante. A dos rios é mais variável ao longo do ano, mas ainda assim não é comparável à do ar exterior, nem é tão imprevisível. Contudo, a sua utilização está condicionada à existência de um caudal de água adequado nas imediações da instalação, o que não é fácil e restringe bastante a aplicação destas máquinas.

A energia aerotérmica é uma tecnologia de bomba de calor que extrai energia do ar para climatizar espaços e fornecer água quente sanitária de forma eficiente. Esta tecnologia, classificada como energia renovável pela União Europeia, oferece uma alternativa ecológica e económica às caldeiras a gás e diesel. Entre suas principais vantagens, a energia aerotérmica se destaca pela alta eficiência energética, baixa manutenção e reduzido impacto ambiental por não emitir gases poluentes durante sua operação. Além disso, os sistemas aerotérmicos são reversíveis, permitindo tanto o aquecimento no inverno como o resfriamento no verão com um único equipamento. Este tipo de bomba de calor pode ser instalada em habitações novas e existentes, oferecendo flexibilidade na integração com sistemas de aquecimento tradicionais ou em combinação com fontes de energia solar.[12]​.