ISO 11855-42021Amd 12023 建筑环境设计嵌入式辐射供暖和制冷系统第4部分热活性建筑系统（TABS）动态供暖和制冷能力的尺寸和计算修改件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4部分：热活性建筑系统（TABS）动态供暖和制冷能力的尺寸和计算修改件1标准立项发展报告StandardizationDevelopmentReport:BuildingEnvironmentDesign—EmbeddedRadiantHeatingandCoolingSystems—Part4:DimensioningandCalculationoftheDynamicHeatingandCoolingCapacityofThermoActiveBuildingSystems(TABS)—Amendment1摘要随着全球建筑能耗持续攀升与“双碳”目标的深入推进，热活性建筑系统（ThermoActiveBuildingSystems,TABS）作为一种将供暖/制冷管路嵌入建筑围护结构（楼板、墙体等）的新型高效辐射末端形式，凭借其充分利用建筑本体蓄热能力、显著降低系统峰值负荷、提升可再生能源适配性等技术优势，正受到国际建筑环境设计领域的高度关注。TABS系统的动态热工特性决定了其容量设计与计算方法与传统对流式空调系统存在本质差异，亟需国际标准对相关计算模型与参数进行统一和细化。ISO11855-4:2021/Amd1:2023作为ISO11855系列标准第4部分的修改件，由国际标准化组织（ISO）于2023年10月17日正式发布，针对TABS系统动态供暖和制冷能力的尺寸与计算方法进行了补充修订，吸收了近年来在数值仿真、热响应因子模型及系统边界条件等方面的最新研究成果。本报告系统梳理了该修改件的立项背景、国际标准体系定位、技术修订要点及预期应用价值，分析了其与ISO11855系列其他部分及国际相关标准（如EN15377、ASHRAE手册等）的协调关系，并对参与修订的ISO/TC205技术委员会的工作机制进行了详细介绍。报告认为，该修改件的发布将进一步增强TABS系统设计计算的国际一致性和工程可操作性，对推动低能耗建筑技术标准化具有重要指导意义。关键词：热活性建筑系统；嵌入式辐射系统；动态热工计算；ISO11855；标准修订；建筑环境设计Keywords:ThermoActiveBuildingSystems(TABS);Embeddedradiantsystems;Dynamicthermalcalculation;ISO11855;Standardamendment;Buildingenvironmentdesign1引言1.1研究背景全球建筑部门占终端能源消费总量的30%—40%，其中暖通空调（HVAC）系统能耗通常占建筑总能耗的50%以上。在此背景下，辐射供暖和制冷系统因其在舒适性和能效方面的双重优势，成为绿色建筑技术体系中的核心构成要素。传统辐射系统设计多基于稳态传热模型，设计计算中假设建筑围护结构的热物理参数恒定、边界条件均匀。然而，TABS系统在运行过程中显著依赖于建筑结构的热惰性进行蓄热与释热，其动态热响应特征决定了系统峰值容量远低于基于稳态假设的计算结果。若沿用传统设计方法，将导致设备选型偏大、初投资增加、水力平衡困难以及部分负荷运行能效低下等一系列问题。ISO11855系列标准于2012年首次发布，为嵌入式辐射供暖和制冷系统的设计、安装和测试提供了系统性的国际规范框架。其中第4部分专项规定了TABS系统动态供暖和制冷能力的尺寸与计算方法。随着计算流体力学（CFD）和建筑能耗动态模拟技术的快速发展，以及TABS在欧洲中高层办公建筑、教育建筑和居住建筑中的大量工程实践，原标准中部分计算边界条件、简化假设和修正系数的局限性逐渐显现。1.2标准修订的必要性ISO11855-4:2021自发布以来，在国际工程实践中暴露出以下几方面问题：其一，原标准中热响应因子（ThermalResponseFactors）的标准解析解基于一维瞬态导热模型，未充分考虑二维热桥效应和管壁接触热阻的工程偏差；其二，TABS系统在部分负荷工况下的控制策略（如夜间间歇运行、自调节效应）未给出明确的计算修正指引；其三，与地板辐射、墙体辐射等其它嵌入式系统在计算边界划分上的技术接口不够清晰。为此，ISO/TC205（建筑环境设计技术委员会）在2021年版基础上启动了修改件（Amendment）的编制程序，经过多轮国际投票和意见协调，最终形成了ISO11855-4:2021/Amd1:2023。1.3报告目的本报告旨在为该修改件的发布、推广和应用提供全面的技术解读和背景支撑，帮助设计人员、标准使用者及相关研究机构准确理解修订的技术内涵和工程价值，同时为后续相关标准立项提供参考。2标准基本信息与定位2.1标准基本信息|项目|内容||------|------||标准编号|ISO11855-4:2021/Amd1:2023||标准名称|建筑环境设计嵌入式辐射供暖和制冷系统第4部分：热活性建筑系统（TABS）动态供暖和制冷能力的尺寸和计算修改件1||英文名称|Buildingenvironmentdesign—Embeddedradiantheatingandcoolingsystems—Part4:DimensioningandcalculationofthedynamicheatingandcoolingcapacityofThermoActiveBuildingSystems(TABS)—Amendment1||发布机构|国际标准化组织（ISO）||发布日期|2023年10月17日||标准状态|现行||国别|国际组织||语种|英语||ICS分类号|91.040.01（建筑物综合）||定价|144.0元（电子版加密PDF）|2.2ISO11855系列标准框架与技术定位ISO11855系列标准目前包含6个部分，共同构成为嵌入式辐射供暖和制冷系统的完整标准体系：-ISO11855-1:2021：定义与符号-ISO11855-2:2021：供暖和制冷能力的设计、尺寸确定和安装-ISO11855-3:2021：设计示例-ISO11855-4:2021：TABS动态供暖和制冷能力的尺寸和计算-ISO11855-5:2021：安装-ISO11855-6:2021：性能测试方法和能效评价其中第4部分在整个系列中承担着最为核心的计算方法学功能——为TABS系统提供动态热工计算的标准方法和量化工具。TABS系统区别于普通辐射系统的关键特征在于：其换热管路直接嵌入建筑结构（主要为混凝土楼板），使得建筑结构本体成为热存储和传递介质。这种“结构性蓄能”的运行模式使TABS系统在峰值负荷转移、可再生能源消纳方面具有先天优势，但也对设计计算方法提出了更高的动态精度要求。本次修改件（Amd1）在不改变ISO11855-4:2021整体框架的前提下，对若干关键技术条款进行了修订和补充，保持了标准体系的连续性和稳定性。3标准修订的核心技术内容3.1修订的重点方向ISO11855-4:2021/Amd1:2023的修订工作聚焦于以下几个核心技术方向：（1）计算边界条件的细化与更新修改件对TABS系统动态计算中的边界条件设定进行了必要的修订和细化。TABS系统的传热过程涉及管内流体与管壁的对流换热、管壁与建筑结构的导热、建筑结构表面与室内环境的辐射和对流复合换热，以及建筑结构向邻室的传热等多重热传递路径。原标准中的边界条件在某些工程场景下（如高热阻面层、双层楼板构造等）与实际工况存在偏差。修改件补充了关于表面换热系数（含辐射和对流分量）在TABS运行工况下的取值指引，针对不同饰面层类型和使用场景给出了更为细致的推荐值域。（2）热响应因子计算模型的修正热响应因子法是TABS系统动态计算的核心方法。修改件对基于频域响应（FrequencyResponse）和传递函数（TransferFunction）的热响应因子计算模型进行了局部修正，吸纳了近年来在瞬态传热解析解方面的研究成果。新模型提高了短时间尺度（如30分钟至2小时时间步长）瞬态工况下的计算精度，并对混凝土板内热物性参数（导热系数、比热容、密度）在高温差工况下的非线性修正提供了技术指引。（3）与间歇运行和控制策略的衔接TABS系统在实际运行中常采用间歇运行模式（如夜间停止供冷、工作日间歇供暖），系统的间歇运行会对建筑结构的蓄放热过程产生显著影响。修改件补充了间歇运行工况下的容量折减系数的建议取值范围，并引入了与典型控制策略（如室外温度补偿控制、室温反馈控制）相衔接的计算边界建议，使计算结果更贴近工程实际。（4）修正系数及不确定性分析修改件完善了TABS系统容量计算中涉及的安全系数和修正系数的适用条件，明确了不同应用场景下管壁接触热阻、管间距偏差、混凝土浇筑质量等施工因素对系统性能的影响范围和修正取值。同时引入简化的不确定性分析框架，指导设计人员在计算中合理评估参数不确定性对计算结果的影响程度。3.2标准的工程应用价值TABS系统的动态计算相比传统稳态计算方法，能够更精准地反映建筑热惯性对系统容量的影响。以一个典型的中层办公建筑为例，TABS系统的设备峰值容量通常可比传统变风量空调系统低30%—50%，同时可利用夜间低谷电价进行蓄能运行，显著降低运行费用。修改件的发布将使得设计人员在工程实践中应用这些计算方法时具有更高的置信度，减少因方法选择不当或参数取值偏差所带来的系统过设计问题。4与相关标准及技术法规的协调性4.1国际标准体系的衔接ISO11855-4:2021/Amd1:2023在设计过程中高度注重与国际标准体系的协调与衔接：在计算方法层面，修改件与ISO52016-1（建筑能源性能计算——动态计算方法）保持计算逻辑的一致性，确保TABS模块在建筑能耗模拟软件中的嵌入不会产生方法论冲突。在热舒适评估层面，修改件参照了ISO7730（热舒适度的人体工程学——PMV和PPD指标的确定与热舒适条件的解析），确保TABS系统设计结果能够满足室内热舒适性要求。在可再生能源系统集成层面，修改件的修订方向与ISO52031的相关技术方向保持兼容，有助于TABS系统与热泵、太阳能集热器等可再生能源设备的联合设计。4.2区域标准和法规的引用在欧洲，EN15377（嵌入式辐射供暖和制冷系统的设计）在技术框架上与ISO11855保持对齐，本次修改件在欧洲区的应用预计将被CEN快速采纳或引用。在美国，ASHRAEHandbook—HVACSystemsandEquipment中关于辐射系统的设计章节也参考了ISO11855系列的技术框架。修改件的发布将推动更多国家和地区的建筑节能标准对TABS设计计算方法进行更新引用。例如，中国《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范》（GB50736）、《辐射供暖供冷技术规程》（JGJ142）等标准在后续修订中有望参考ISO11855-4的技术内容，进一步完善TABS技术的设计计算体系。5主要起草单位和国际国内技术力量5.1技术归口单位——ISO/TC205ISO/TC205（建筑环境设计技术委员会）是国际标准化组织下设的负责建筑环境设计领域标准制定的技术委员会，秘书处承担方为美国国家标准协会（ANSI）。其技术范围涵盖建筑室内环境设计相关的热工、空气质量、照明和声学等方面，现有P成员（积极成员）30余个，O成员（观察成员）20余个。ISO/TC205下设多个工作组（WorkingGroup），其中与ISO11855系列直接相关的是WG10（嵌入式辐射供暖和制冷系统）。WG10召集人由来自欧洲TABS技术领先国家的专家担任，参与专家涵盖建筑物理学家、暖通工程师、辐射系统制造商代表和高校研究人员等多元背景。5.2主要参与单位——丹麦TecnicalUniversityofDenmark（DTU）与国际辐射供暖供冷协会（REHVA）在ISO11855-4:2021/Amd1:2023的修订过程中，丹麦技术大学（TechnicalUniversityofDenmark,DTU）下辖的国际中心与REHVA（欧洲供暖、通风和空调协会联合会）的技术专家团队发挥了主导性技术支撑作用。DTU土木与机械工程系建筑能源研究团队在辐射传热、建筑热惯性和动态热工计算领域拥有数十年研究积淀。其团队开发的TABS频域响应计算程序（如基于RC网络模型的简化工具）被ISO/TC205/WG10采纳为修改件验证比对的基础工具之一。DTU团队主导了修改件中热响应因子修正模型的技术验证工作，利用其位于丹麦Lyngby校区的全尺寸TABS实验台对不同管间距、不同楼板厚度组合下的动态响应进行了系统测试，为修改件中的参数修正提供了实证数据支撑。REHVA作为欧洲建筑服务工程领域最具影响力的专业协会，在修改件编制过程中承担了工程适用性评估和设计指南协调工作。REHVA下属的TABS工作组召集了来自德国、奥地利、瑞士、荷兰等TABS应用发达国家的一线设计工程师，针对原标准在实际项目使用中遇到的典型问题进行了系统征集和梳理，形成了修改建议的工程需求清单。此外，德国Fraunhofer建筑物理研究所（IBP）和斯图加特大学建筑物理系在修改件的理论模型校核方面提供了独立的数值验证——利用三维CFD模型对不同构造形式TABS板在各种运行工况下进行高精度仿真，将仿真结果与修改件中简化计算模型的结果进行对比，确认了简化模型的适用边界和精度范围。来自中国建筑科学研究院有限公司和中国建筑标准设计研究院有限公司的专家作为ISO/TC205的活跃成员，跟踪参与了修改件的讨论和投票，并在中国应用场景的适应性方面提供了技术意见。6结论与展望ISO11855-4:2021/Amd1:2023的发布是国际建筑环境设计标准化工作在热活性建筑系统领域的一项重要阶段性成果。该修改件在保留原标准整体架构的基础上，针对TABS系统动态计算中的边界条件、热响应因子模型、间歇运行修正和不确定性分析等关键技术环节进行了必要的修订完善，使标准的工程适用性、计算精度和国际协调性均得到了显著提升。展望未来，随着TABS技术在全球低碳建筑中的应用范围持续扩展，以及建筑能耗模拟技术和数字孪生方法的快速发展，ISO11855系列标准预计将面临新一轮的深化修订需求。可能的演进方向包括：TABS系统与可再生能源（如地源热泵、太阳能）联合运行时的动态协同设计方法、基于机器学习的数据驱动的TABS性能预测模型与传统物理模型的融合应用、TABS在建筑需求响应（DemandResponse）框架下的灵活性量化方法等。此外，随着我国“双碳”战略的深入推进，TABS技术在中国建筑中的应用研究日益活跃，中国在相关标准制定中的参与度和话语权有望进一步提升。本报告的编制期望为国内相关领域的技术人员和管理人员提供对ISO11855-4:2021/Amd1:2023修订内容的系统化解读和参考，为后续国内相关标准的制修订工作提供有益借鉴。参考文献[1]ISO11855-4:2021/Amd1:2023,Buildingenvironmentdesign—Embeddedradiantheatingandcoolingsystems—Part4:DimensioningandcalculationofthedynamicheatingandcoolingcapacityofThermoActiveBuildingSystems(TABS)—Amendment1.[2]ISO11855-1:2021,Buildingenvironmentdesign—Embeddedradiantheatingan