ISO 11855-32021Amd 12023 建筑环境设计嵌入式辐射供暖和制冷系统第3部分设计和尺寸标注修改件1标准立项发展报告

ISO11855-3:2021/Amd1:2023建筑环境设计嵌入式辐射供暖和制冷系统第3部分：设计和尺寸标注修改件1标准立项发展报告StandardizationDevelopmentReport:BuildingEnvironmentDesign—EmbeddedRadiantHeatingandCoolingSystems—Part3:DesignandDimensioning—Amendment1摘要随着全球建筑节能与室内热舒适性要求的持续提升，嵌入式辐射供暖和制冷系统因其高效、舒适、节能的显著优势，在住宅、公共建筑及工业建筑中得到日益广泛的应用。ISO11855标准系列作为该领域最重要的国际标准框架，为辐射供暖供冷系统的设计、施工与运行提供了系统性技术规范。本报告围绕ISO11855-3:2021/Amd1:2023《建筑环境设计嵌入式辐射供暖和制冷系统第3部分：设计和尺寸标注修改件1》的立项背景、技术内容修订要点及应用价值展开深入分析。报告首先阐述辐射供暖供冷技术的工程应用现状与国际标准化需求，继而系统梳理ISO11855-3核心修订内容，重点分析其在设计计算方法、边界条件参数、材料热工性能及工况适用性等方面的技术完善。报告指出，本修改件进一步提升了标准的设计精度与工程适用性，对促进高性能辐射系统的国际化推广、支撑建筑低碳转型具有重要的技术支撑作用。关键词：辐射供暖；辐射制冷；嵌入式系统；设计尺寸标注；国际标准；建筑节能；修订AbstractWiththecontinuousimprovementofglobalbuildingenergyefficiencyandindoorthermalcomfortrequirements,embeddedradiantheatingandcoolingsystemshavebeenincreasinglywidelyappliedinresidential,public,andindustrialbuildingsduetotheirsignificantadvantagesofhighefficiency,comfort,andenergysaving.Asthemostimportantinternationalstandardframeworkinthisfield,theISO11855seriesprovidessystematictechnicalspecificationsforthedesign,construction,andoperationofradiantheatingandcoolingsystems.Thisreportprovidesanin-depthanalysisoftheprojectbackground,keytechnicalrevisions,andapplicationvalueofISO11855-3:2021/Amd1:2023—*Buildingenvironmentdesign—Embeddedradiantheatingandcoolingsystems—Part3:Designanddimensioning—Amendment1*.Thisreportfirstelaboratesontheengineeringapplicationstatusandinternationalstandardizationdemandsofradiantheatingandcoolingtechnologies,thensystematicallyreviewsthecorerevisionsofISO11855-3,withemphasisonthetechnicalimprovementsindesigncalculationmethods,boundaryconditionparameters,materialthermalproperties,andoperatingconditionapplicability.Thereportpointsoutthatthisamendmentfurtherenhancesthedesignaccuracyandengineeringapplicabilityofthestandard,providingimportanttechnicalsupportforpromotingtheinternationaldisseminationofhigh-performanceradiantsystemsandsupportingthelow-carbontransformationofbuildings.Keywords:Radiantheating;Radiantcooling;Embeddedsystems;Designanddimensioning;Internationalstandards;Buildingenergyefficiency;Amendment一、引言1.1研究背景在全球应对气候变化与推动可持续发展的大背景下，建筑领域作为能源消耗和碳排放的主要来源之一，其节能降碳工作受到世界各国的高度重视。据统计，建筑运行阶段能耗占全球终端能源消费的30%左右，其中暖通空调系统能耗通常占建筑总能耗的40%–60%。在“双碳”目标的驱动下，高效、低碳的供暖制冷技术成为建筑技术发展的核心方向之一。嵌入式辐射供暖和制冷系统（EmbeddedRadiantHeatingandCoolingSystems）是一种将供暖或制冷管路（水管或发热电缆等）嵌入建筑围护结构（地面、墙体或顶棚）内部，通过辐射和对流相结合的方式实现室内热环境调控的系统形式。与传统全空气系统相比，辐射系统具有以下显著技术优势：一是可利用低品位能源（如浅层地热能、太阳能、工业余热等），有效提升热泵等可再生能源系统的运行效率；二是辐射传热占比高，人体热舒适性好，可在保证舒适度的前提下适当降低设计温度，减少系统能耗；三是无风机噪声、无吹风感，节省建筑空间，提升室内环境品质。基于上述优势，辐射供暖供冷技术在北美、欧洲及亚洲地区获得了迅猛发展，工程应用不断拓展。然而，辐射系统的设计涉及传热学、流体力学、建筑物理及自动控制等多个学科领域的交叉，设计方法复杂、影响因素众多。在国际贸易与技术交流日趋频繁的背景下，建立统一的设计与尺寸标注标准成为推动技术健康发展与国际化推广的关键前提。1.2标准的立项背景与意义ISO11855标准系列由国际标准化组织（ISO）建筑环境设计技术委员会（ISO/TC205）制定，其目标是为建筑环境设计中的嵌入式辐射供暖和制冷系统提供完整、科学的技术规范。ISO11855系列共分为六个部分，系统覆盖了辐射供暖供冷系统的各个方面：-ISO11855-1：定义、符号和舒适性标准；-ISO11855-2：加热和冷却能力的确定、计算方法和验证；-ISO11855-3：设计和尺寸标注；-ISO11855-4：安装和施工；-ISO11855-5：辐射供暖和制冷系统的性能测试与监控；-ISO11855-6：控制系统的设计。其中，ISO11855-3作为系列标准中承上启下的核心部分，规定了辐射供暖供冷系统的设计原则、管间距／模块布置方式、供回水温度确定、热工计算及管路尺寸标注等关键技术参数，是指导工程设计人员开展具体设计工作的重要依据。ISO11855-3:2021于2021年发布，是对2012年版标准的全面修订。2023年10月16日，国际标准化组织发布了该标准的修改件1（Amendment1），进一步对标准中的若干技术细节进行了补充和完善。本修改件的发布，回应了近年来辐射供暖供冷技术领域出现的最新研究成果与工程实践经验，对提升标准的科学性和实用性具有重要意义。二、标准修订背景与技术需求分析2.1技术发展趋势近年来，嵌入式辐射供暖供冷技术在多个方面取得了新的发展：（1）可再生能源耦合应用日益增多。随着空气源热泵、地源热泵等高效电驱动供暖技术的普及，辐射系统作为低品位热源的理想末端形式，其设计工况与传统散热器系统存在显著差异。辐射系统的供回水温度低（供暖供回水温度通常为35℃/28℃甚至更低），与热泵系统的高效运行区间高度匹配。修改件需要在设计计算方法上进一步适应低供水温度工况下的精确计算需求。（2）建筑保温性能持续提升。随着各国建筑节能标准的不断提高，新建建筑围护结构的保温性能显著增强，建筑热负荷呈逐年下降趋势。在此背景下，辐射供暖系统在部分负荷工况下的运行特性、间歇运行策略及水温控制精度等成为新的研究热点，对标准中相关设计参数和边界条件提出了更新要求。（3）辐射供冷应用快速拓展。辐射供冷系统在干燥及半干燥气候区具有显著的节能潜力，同时可与独立新风系统结合，实现温湿度独立控制。然而，辐射供冷面临结露风险控制、冷辐射表面温度限制等特殊设计问题，需要更精确的设计方法和更完善的安全防护设计依据。（4）数值模拟与数字化设计工具的发展。随着计算流体力学（CFD）和建筑能耗模拟软件的广泛应用，辐射系统的设计从传统的经验公式向精细化数值模拟方向发展。标准需要在简化计算方法和数值模拟方法之间建立明确的对应关系与适用边界。2.2原标准实施中存在的问题ISO11855-3:2021在实施过程中，各国标准化技术专家和工程设计人员反馈了若干需要修订的技术问题，主要包括：（1）部分设计计算边界条件与实际工程存在偏差。例如，标准中部分传热计算公式的适用范围和边界条件设定未充分考虑不同保温层厚度、不同管材导热系数及不同表面装饰层材料（瓷砖、木地板、地毯等）的复杂组合工况，导致设计计算值与实测值之间存在一定偏差。（2）新型管材与构造方式的技术参数缺失。随着新材料技术的发展，多层复合管材（如PE-RT/EVOH、PE-Xa/EVOH等）、预制沟槽保温模块、毛细管席等新型构造方式在工程中的应用日趋增多，原标准中部分热工计算参数已不能完全覆盖这些新技术形式的需求。（3）与其他相关标准的协调性问题。辐射供暖供冷系统的设计涉及与暖通空调基础标准（如ISO7730热舒适标准）、建筑构件热工性能标准（如ISO6946、ISO13370等）以及各国建筑节能设计标准的协调统一。修改件需要进一步明确和协调各标准之间的引用关系和技术指标的衔接。（4）部分条款表述不够明确，需要澄清。在标准的实际使用过程中，部分条款的文字表述存在歧义或不够精确的问题，对标准使用者造成了困惑，需要通过修改件予以澄清和统一。三、标准主要技术修订内容ISO11855-3:2021/Amd1:2023修改件在保持原标准整体框架不变的前提下，对以下方面的技术内容进行了修订和完善：3.1设计计算方法与参数的修订修改件对辐射供暖供冷系统的热工设计计算方法进行了进一步优化，主要包括：（1）更新了标准化热阻值的计算方法。修改件对地板、吊顶和墙体等不同构造形式的辐射表面热阻计算提供了更精确的公式和参数，充分考虑了不同装饰层材料和厚度的影响，使设计计算结果与实测值更加吻合。（2）修正了管间距与供回水温度差的设计关联曲线。修改件对管间距选择、供回水温度差设定与单位面积散热量（或供冷量）之间的关系进行了修正和补充，增加了更多边界条件下的设计参考数据。（3）补充了部分负荷工况下的设计校核方法。针对辐射系统在部分负荷下运行时的热响应特性，增加了相应的设计校核方法和修正系数，提高了系统在变工况条件下的设计精度。3.2边界条件与工况适用范围的明确修改件对标准中部分设计边界条件的表述进行了明确和补充：（1）明确了不同气候分区和建筑类型下的适用条件，对供暖工况和供冷工况分别给出了更清晰的设计边界参数；（2）补充了与热泵系统耦合运行时的设计工况组合要求，明确了低供水温度条件下的管路布置和尺寸标注原则；（3）完善了辐射供冷系统的结露风险设计防护要求，对冷却表面的最低温度限制和防结露设计提供了更详细的技术指导。3.3材料热工性能参数的补充修改件根据近年来新型材料的发展情况，补充了以下材料的热工性能设计参考值：-多层复合管材的等效导热系数和管壁热阻；-预制沟槽保温模块的热工性能参数；-不同种类找平层材料（传统水泥砂浆、自流平砂浆、石膏基找平材料等）的导热系数修正值；-新型表面装饰材料（SPC石塑地板、LVT弹性地板等）的热阻参考值。这些补充为设计人员提供了更广泛的设计选择空间，同时确保了设计计算的准确性。3.4编辑性修订与条款澄清修改件还对标准中的部分术语定义、符号标注和条款表述进行了编辑性修订，消除了语言表述上的模糊性，统一了相关的技术术语和单位符号，便于不同国家和地区的标准使用者准确理解和一致执行。四、标准修订的参与机构4.1ISO/TC205技术委员会概况ISO11855-3:2021/Amd1:2023由国际标准化组织建筑环境设计技术委员会（ISO/TC205）负责制定和修订。ISO/TC205成立于1996年，秘书处设在美国国家标准协会（ANSI），其工作范围涵盖建筑环境设计的各个方面，包括室内热环境、空气质量、照明和声环境等，致力于为建筑环境设计提供全面的国际标准支撑。在ISO/TC205的组织架构下，辐射供暖供冷系统标准由第一工作组（WG1）具体负责。WG1汇集了来自美国、中国、德国、日本、韩国、意大利、荷兰、瑞典、芬兰、加拿大等十余个国家的标准化专家和技术代表，涵盖了学术研究机构、工程设计咨询公司、设备制造企业和检测认证机构等各类利益相关方。各成员通过定期工作会议、技术研讨和函审等形式，就标准的技术内容和修订方向进行深入讨论和协商一致。4.2主要参与单位的详细介绍芬兰VTT技术研究中心在ISO11855-3的修订过程中，芬兰VTT技术研究中心（VTTTechnicalResearchCentreofFinland）作为核心技术支撑单位发挥了至关重要的作用。VTT是北欧地区最大的多学科应用研究机构，隶属于芬兰就业与经济部，拥有约2000名研究人员，其研究领域涵盖能源系统、建筑技术、智能制造、材料科学等多个前沿方向。在建筑环境与节能技术领域，VTT拥有超过50年的研究积累，是欧洲建筑节能技术研究的权威机构之一。在辐射供暖供冷技术方面，VTT的研究团队长期致力于以下方向的研究工作：（1）辐射传热基础理论研究。VTT的研究团队在辐射供暖供冷系统的传热机理、表面换热系数标定、系统动态响应特性等方面开展了大量理论分析和实验研究工作，为ISO11855标准系列中热工计算方法的制定提供了坚实的理论基础。（2）实验测试与性能验证。VTT拥有先进的建筑物理实验设施，包括可控环境实验舱、热工性能测试平台和长期耐久性测试系统等。在ISO11855-3修改件的编制过程中，VTT承担了多项关键热工参数的实验验证工作，为修改件中计算方法的修正和补充参数提供了可靠的实验数据支撑。（3）数字化设计工具开发。VTT开发了多种用于辐射系统设计的数值模拟工具和简化计算程序，通过将模拟结果与标准中解析计算方法进行系统对比分析，为修改件中计算方法适用范围和精度的界定提供了科学依据。具体到ISO11855-3:2021/Amd1:2023的修订工作，VTT的专家团队重点负责了以下技术内容的贡献：一是新型复合管材的等效热阻计算方法研究，该研究系统分析了多层管壁结构的传热特性，提出了适用于工程设计的简化计算模型；二是低供水温度工况下辐射供暖系统散热量计算方法的修正研究，结合热泵系统广泛应用的工程需求，建立了低温工况下更精确的设计计算关联式；三是辐射供冷系统结露风险边界条件的实验验证工作，通过可控环境实验舱中的系列实验，明确了不同室内热湿环境条件下辐射供冷表面的安全运行边界。VTT专家在修订工作中始终秉持科学性、严谨性和国际协调性的原则，积极协调各方技术意见，推动形成了最终的技术共识。VTT的研究成果不仅有力支撑了ISO11855-3修改件的编制工作，也为全球辐射供暖供冷技术的创新发展作出了重要贡献。4.3其他重要参与国家和机构除了芬兰VTT外，以下国家和机构也在修改件编制中发挥了重要作用：-中国：中国建筑科学研究院作为ISO/TC205国内技术对口单位，组织国内相关科研院所和企业积极参与标准修订工作，结合中国辐射供暖供冷技术的应用经验和研究成果，提出了多项技术建议并被采纳。-德国：Fraunhofer建筑物理研究所（IBP）在建筑构件热工性能测试和计算方法方面提供了重要的技术支撑。-意大利：作为辐射供暖技术应用大国，意大利的技术专家在设计方法验证和工程实践反馈方面作出了积极贡献。-日本：在辐射供冷系统的舒适性和控制策略方面贡献了相关研究成果。五、标准的应用与影响分析5.1促进辐射供暖供冷技术的国际化推广ISO11855-3:2021/Amd1:2023为各国辐射供暖供冷系统的设计提供了统一的国际技术规范，降低了技术交流和贸易合作中的标准障碍，有力地促进了该技术的国际化推广和应用。修改件在计算方法、参数体系上的进一步完善，使得各国设计人员能够在同一技术框架下进行设计工作，便于国际工程项目中的协同配合。5.2支撑建筑节能与低碳发展辐射供暖供冷系统与可再生能源（特别是热泵系统）的良好适配性，使其在建筑脱碳进程中占据重要地位。修改件对低供水温度工况设计方法的完善，将进一步挖掘辐射系统的节能潜力，为建筑领域实现碳中和目标提供技术标准支撑。六、结论与展望6.1总结ISO11855-3:2