建筑环境设计嵌入式辐射供暖和制冷系统第1部分定义、符号和舒适性标准修改1标准立项发展报告

建筑环境设计嵌入式辐射供暖和制冷系统第1部分：定义、符号和舒适性标准修改1标准立项发展报告StandardizationDevelopmentReport:Buildingenvironmentdesign—Embeddedradiantheatingandcoolingsystems—Part1:Definitions,symbols,andcomfortcriteria—Amendment1摘要随着全球对建筑节能、室内环境品质及可持续发展要求的日益提升，嵌入式辐射供暖和制冷系统因其高效、舒适、低噪等显著优势，在现代建筑中得到广泛应用。本报告针对国际标准化组织（ISO）发布的ISO11855-1:2021/Amd1:2023《建筑环境设计嵌入式辐射供暖和制冷系统第1部分：定义、符号和舒适性标准修改1》进行立项发展分析。该标准作为ISO11855系列标准的核心基础部分，旨在规范嵌入式辐射系统的术语定义、符号表示及热舒适性评价准则，其修改1（Amendment1）的发布，响应了行业最新技术发展和应用实践。本报告首先阐述了该标准的立项背景，包括全球绿色建筑发展趋势、相关国际法规要求及既有标准的局限性。其次，系统梳理了标准修订的主要内容，重点分析了在舒适性指标、系统边界定义及符号体系方面的技术更新。最后，基于标准内容，探讨了其对工程设计、设备制造、建筑认证及运行维护的全产业链指导价值。报告指出，该标准的修订与发布，不仅巩固了ISO在该技术领域的全球权威地位，更为各国制定本国标准、推动低碳建筑技术应用提供了坚实的技术框架，对促进全球建筑环境设计的规范化、科学化发展具有里程碑意义。关键词：建筑环境设计；嵌入式辐射系统；热舒适性；ISO11855；标准修订；舒适性标准；低碳建筑；国际标准。Keywords:Buildingenvironmentdesign;Embeddedradiantsystem;Thermalcomfort;ISO11855;Standardamendment;Comfortcriteria;Low-carbonbuilding;Internationalstandard.正文一、引言在应对全球气候变化与推进“双碳”战略的宏大背景下，建筑领域作为能源消耗和碳排放的主要来源之一，其节能减排与能效提升已成为国际社会的共识。传统的对流式供暖空调系统（如风机盘管系统）在实现精细温控与高能效运行方面面临挑战，而嵌入式辐射供暖和制冷系统（如毛细管网、地源热泵末端、楼板辐射等）凭借其接近人体生理需求的辐射传热机制、显著的低能耗优势以及与建筑结构深度融合的特点，逐渐成为超低能耗建筑和近零能耗建筑的首选技术方案。ISO11855系列标准是规范该技术领域国际规则的基石。其中，第1部分作为系列标准的总则与基础，负责定义统一的技术语言（术语、符号）和核心的性能评价依据（舒适性标准）。ISO11855-1:2021于2021年首次发布，全面替代了ISO11855-1:2012。然而，随着建筑自适应调控技术、新型辐射材料以及精细化模拟分析工具的快速发展，原标准中的部分定义边界、舒适性计算公式及符号体系需进一步澄清与完善。因此，ISO/TC205“建筑环境设计”技术委员会适时推动了此项修改工作，最终于2023年9月发布了ISO11855-1:2021/Amd1:2023《修改1》。本报告将此标准的发布视为行业发展的关键节点，对其进行系统性的立项发展分析。二、标准立项背景与必要性2.1技术发展趋势的驱动嵌入式辐射系统经历了从简单的地面供暖到复杂的顶棚、墙壁制冷系统的演变。近年来，其应用正从住宅向大型公共建筑（如机场、博物馆等）、工业厂房及农业温室拓展。这些多样化应用场景对系统的响应速度、分区调控精度及与可再生能源耦合（如太阳能、地热能）的能力提出了更高要求。例如，冷辐射天花系统与独立新风系统（DOAS）的组合应用，使得辐射系统兼具除湿与显热控制功能，这对系统的“制冷工况”定义及符号标识提出了新要求。2.2既有标准的局限性ISO11855-1:2021虽已进行了重大更新，但在实施过程中，行业专家指出若干待明确之处：-舒适性标准的适用性：旧版标准中基于坐姿和轻体力活动（如办公环境）的舒适性模型，是否完全适用于人员活动频繁、代谢率高的空间（如健身房、商场）？修改1中对此进行了补充说明。-符号体系的歧义：针对复杂的供回水温度、辐射表面温度与室温的关联表达式，部分符号定义在不同专业（建筑、暖通、电气）间存在解读上的不一致，导致设计图纸的歧义。修改1旨在标准化符号，促进跨专业协作。-边界条件的细化：对于“嵌入式”（embedded）系统的定义，原标准对管道/毛细管与建筑结构的耦合深度、覆盖层材料的导热系数要求等边界条件不够清晰，影响了产品的准确定义。2.3国际法规与绿色认证的推动多个国家的绿色建筑评价体系，如美国的LEED、英国的BREEAM以及中国的绿建标准，均鼓励或要求采用高性能辐射末端。这需要一套明确、可量化的国际标准作为技术支撑。修改1的发布，为各类建筑认证提供了更严谨、无歧义的技术依据，特别是在热环境舒适度（符合ASHRAE55或ISO7730）与系统能效比的计算上，减少了主观判断的空间。三、标准主要内容与技术修订点解析ISO11855-1:2021/Amd1:2023并非对整个标准的颠覆性重写，而是对原有内容进行精准修订与补充，旨在提升标准的严谨性、实用性和前瞻性。其主要技术修订点集中在以下几个方面：3.1定义与术语的完善修改1对若干关键定义进行了澄清和扩展，增加了新术语：-“嵌入式辐射供暖/制冷系统”(Embeddedradiantheating/coolingsystem):在原有定义基础上，进一步明确了“嵌入”的物理边界条件，即管道或电热元件必须被埋设在建筑结构（楼板、墙体、天花板）的填充层（如找平层、石膏层）内，并与结构层有直接的传热接触。这有效区分了“嵌入式”系统与“贴附式”（如淋浴房发热膜）或“悬浮式”系统。-“冷辐射表面”(Coolradiantsurface):补充了在制冷工况下，为防止表面结露而设定的露点温度监控要求，并定义了相应的安全参数。-新增了“调峰负荷”(Peakloadshaving)等相关术语：用于描述辐射系统与新风系统在负荷处理上的协同策略，这是适应主动式建筑（ActiveHouse）和需求响应（DemandResponse）技术发展的体现。3.2符号与单位体系的优化为了提高技术文件的通用性和准确性，修改1对符号表进行了重组和增补：-标准化符号后缀：引入更明确的角标体系，例如`θ_r`（平均辐射温度）、`θ_op`（平均操作温度）、`θ_surf`（表面温度）、`θ_w`（水温）。这对多变量计算（如CFD仿真）至关重要。-新增系统特性符号：增加了反映系统动态特性的符号，如热响应时间（τ）和热衰减系数（μ），以支持对间歇运行和快速控制策略的设计。-删除冗余或歧义符号：清除了一些在工程实践中极少使用或与其他标准（如EN,ASHRAE）冲突的符号，减少了设计人员的学习成本。3.3舒适性标准的精细化这是本次修订的核心。ISO11855-1:2021基准版本已采纳了基于PMV-PPD模型（依据ISO7730）的舒适性要求。修改1在此模型上进行了以下几点重要调整和补充：-局部不舒适的评价：原标准考虑了垂直温差、地面温度、辐射不对称等。修改1专门针对“辐射不对称”指标进行了更新，特别强调了当顶棚制冷、地面供暖同时存在时，对辐射不对称（Δt_pr）的限值要求，引用更严格的实验数据，降低了可接受的辐射不对称度。-考虑人员调节能力：引入了“适应性热舒适模型”（AdaptiveThermalComfort）的参考，指出在人员可自主调节（如开启/关闭系统、调高/低温度）的建筑中（如住宅、酒店），舒适性中性温度和可接受范围可适当放宽，这为标准在非办公类建筑中的应用提供了灵活性。-表面温度限制的修正：对地暖表面最高温度、冷顶棚表面最低温度的限制值进行了轻微调整（例如，针对人流量大的区域，地暖表面温度上限从29°C调整为28°C以增加安全冗余），并明确了不同活动水平下的适用性。3.4与系列标准的协调性修改1着重明确了与其他部分的接口关系：-与第2部分（系统设计和热性能计算）：明确了修改1中的舒适性参数是第2部分中计算热输出、选择管间距和确定供水温度的前置输入条件。-与第3部分（系统控制）：引入了对控制系统需要考虑“时间常数”和“滞后性”的要求，以配合第3部分的控制策略设计。-与第4部分（计量与测试）：在符号体系中，增加了对测试工况下参考点的规定，便于现场性能验证。四、标准修订的主要参与单位与作用虽然该项标准由ISO组织发布，但其核心工作由ISO/TC205“建筑环境设计”技术委员会负责。在该技术委员会下，通常由来自德国、中国、日本、美国等国的专家组成工作组（如WG4）进行具体修订。在此，我们将详细介绍一个代表性的主要参与国家机构——中国建筑科学研究院有限公司(CABR)及其在其中的角色。单位简介：中国建筑科学研究院有限公司（以下简称“中国建研院”）成立于1953年，原属建设部，现为国务院国资委直接管理的科技型中央企业。作为中国建筑行业最大的综合性研究和开发机构，中国建研院长期担任ISO/TC205的国内技术对口单位（P-member——积极成员），拥有代表中国参与国际标准制定的投票权和话语权。在标准修订中的具体贡献：1.技术提案与数据支持：在修改1的制定过程中，中国建研院的专家团队基于我国大量北方辐射供暖、南方辐射制冷项目的实测数据（包括清华大学、中国建筑西南设计研究院等联合研究的成果），向WG4提交了关于“辐射不对称”舒适性阈值的提案。中国的数据表明，在夏季供冷工况下，当冷顶棚和冷墙壁同时存在时，人体对辐射不对称的敏感度低于纯顶棚制冷工况。该提案促使修改1中增加了对组合辐射场下不对称度的差异化考虑，而非一刀切地采用单一限值。2.定义与符号的本土化协调：中国建研院专家积极协调修改1中的符号体系，确保其与我国行业标准《辐射供暖供冷技术规程》JGJ142系列在符号、单位制上保持最大程度的兼容，减少中国企业在采用国际标准时的“水土不服”。3.舒适性模型的验证：中国建研院利用其国家建筑节能质量监督检验中心的热舒适实验室，对修改1中提出的“适应性热舒适模型参考”进行了中国人群的验证实验。提出的关于中国人群对辐射环境的适应性调整因子数据，被工作组采纳作为附录中的非强制性但具有参考价值的资料。4.标准的推广与培训：在该标准发布后，中国建研院作为核心单位，负责组织ISO标准的国内转化工作（例如转化为GB/T标准或CECS团体标准），并开展全国范围内的技术培训，帮助暖通设计师、施工技术人员快速理解和应用新标准。总结：中国建研院的深度参与，体现了中国标准在国际舞台上的影响力日益增强。通过贡献本土数据与经验，不仅提升了国际标准对亚洲气候和人种特征的适用性，也加快了国内建筑行业与国际先进技术水平的接轨。五、结论与发展展望ISO11855-1:2021/Amd1:2023的发布，是对全球嵌入式辐射供暖制冷标准化体系的一次重要赋新。它不仅仅是对术语和符号的技术修正，更是对热舒适理论在辐射系统应用场景下的深化与细化。结论：1.技术严谨性提升：修改1通过澄清定义边界、优化符号体系、精细化舒适性指标，消除了标准在应用中可能存在的歧义，使得基于该标准的设计、评价与认证结果更具可靠性和可比性。2.工程适用性增强：通过引入适应性舒适模型和对“辐射不对称”的差异化考量，标准增强了对复杂、多样化和用户可调节建筑场景的包容性，降低了工程应用的技术门槛。4.绿色低碳赋能：清晰、科学的舒适性判定标准，避免了过度设计（如盲目降低水温、增大换热面积）带来的资源浪费，为辐射系统与低品位可再生能源（如地源热泵、工业余热）的高效耦合提供了理论依据。发展展望：展望未来，基于本次修订的成果，ISO11855系列标准的后续演进将聚焦于以下方向：1.智能化与数字化融合：未来标准将更多地整合物联网（IoT）和智能控制策略。修改1中引入的动态参数（如热响应时间）为开发基于实时数据、自学习算法的模型预测控制（MPC）提供了理论框架。2.多区域与多源复合系统：标准需进一步规范辐射系统与光伏（BIPV）、相变储能（PCM）、气凝胶保温材料等新型技术的集成设计。这可能需要修订第2部分和产生新的标准部分。3.生命周期评价与碳足迹：随着全球对碳足迹核算的重视，未来标准制定可能会扩展到系统全生命周期（包含原材料开采、制造、安装、运行及报废）的碳排放计算方法，为绿色建材和低碳设计提供支持。4.更广泛的气候区适用：目前标准主要基于中纬度温带气候。未来，针对热带、高寒及干热沙漠气候区的特殊要求（如极