ISO 11855-22021 建筑环境设计嵌入式辐射供暖和制冷系统第2部分设计供暖和制冷能力的测定标准立项发展报告

建筑环境设计嵌入式辐射供暖和制冷系统第2部分：设计供暖和制冷能力的测定标准立项发展报告StandardizationDevelopmentReport:DeterminationoftheDesignHeatingandCoolingCapacityforEmbeddedRadiantHeatingandCoolingSystemsinBuildingEnvironmentDesign摘要随着建筑节能与室内热舒适性要求的不断提高，嵌入式辐射供暖和制冷系统因其高效、舒适、节能及良好的空间适配性，在现代建筑环境设计中得到日益广泛的应用。为统一该类系统设计供暖和制冷能力的测定方法，国际标准化组织（ISO）制定了ISO11855-2:2021《建筑环境设计嵌入式辐射供暖和制冷系统第2部分：设计供暖和制冷能力的测定》。本标准作为ISO11855系列标准的重要组成部分，系统规定了辐射供暖和制冷系统设计能力的计算原理、输入参数、边界条件及计算方法，为工程设计人员、设备制造商及科研机构提供了统一的技术依据。本报告对该标准的立项背景、编制过程、核心技术内容、预期应用效果及参与单位进行了系统梳理和分析，旨在为标准使用者提供全面、深入的解读和参考。报告指出，该标准的发布实施将有效促进辐射供冷暖技术的规范化应用，推动建筑环境设计领域的国际对接与技术进步，对提升我国在该领域的技术水平和标准话语权具有重要参考价值。关键词：辐射供暖；辐射制冷；建筑环境设计；设计能力；ISO标准；热舒适性；建筑节能Keywords:Radiantheating;Radiantcooling;Buildingenvironmentdesign;Designcapacity;ISOstandard;Thermalcomfort;Buildingenergyefficiency1.引言1.1研究背景在全球应对气候变化和推进碳达峰、碳中和目标的宏观背景下，建筑领域的节能减排已成为各国关注的焦点。供暖和制冷系统作为建筑能耗的主要来源之一，其能效水平和设计方法的科学性直接关系到建筑运行能耗和室内环境质量。传统的对流式供暖和制冷系统存在温度分层明显、能耗较高、占用室内有效空间等不足，而嵌入式辐射供暖和制冷系统通过辐射传热的方式直接调节围护结构表面温度，具有温度分布均匀、热舒适性好、可结合建筑一体化设计、有利于利用低温热源等突出优点，近年来在住宅、办公、商业及公共建筑中得到广泛应用。然而，辐射供暖和制冷系统的设计能力测定涉及复杂的传热计算、表面温度分布、供回水温度参数以及建筑热工条件等因素。不同国家和地区的设计方法存在差异，缺乏统一的技术标准导致设计结果可比性差，制约了该技术的国际化推广和工程应用。1.2ISO11855系列标准概述ISO11855系列标准由国际标准化组织建筑环境设计技术委员会（ISO/TC205）制定，旨在为嵌入式辐射供暖和制冷系统的设计、安装、测试及控制提供全面的技术规范。该系列标准共分为多个部分，涵盖系统定义与符号、设计供暖和制冷能力的测定、系统设计与安装、温度传感器与控制策略、初始加热和冷却能力测试方法以及安装质量等内容。其中，第2部分专门针对设计供暖和制冷能力的测定方法做出规定，是整个系列标准中承上启下的核心技术标准。2.标准制定背景与立项依据2.1行业需求分析辐射供暖和制冷系统的性能发挥高度依赖设计质量的优劣。设计供暖和制冷能力的准确测定是系统选型、设备配置、管网设计及运行控制的基础，直接关系到系统的初投资、运行能耗和室内舒适度水平。在实际工程项目中，设计人员常面临以下问题：一是计算依据不统一，不同资料来源的设计手册和软件采用的计算模型各异；二是关键参数的选取缺乏明确的规范指引，如供回水平均温度、管间距、覆盖层材料与厚度、地板或顶棚表面传热系数等；三是对复杂边界条件（如家具遮挡、多面辐射换热）的处理方法不一致，影响计算精度。因此，国际标准化组织立项制定统一的辐射供暖和制冷系统设计能力测定标准，具有迫切的实际需求。该标准的确立可有效减少设计计算中的不确定性，为行业提供通用、透明的技术语言和计算框架。2.2既有标准的局限与迭代需求在ISO11855-2:2021发布之前，部分国家和地区已有相关的辐射供暖设计标准（如EN1264、我国JGJ142等），但存在以下不足：一是主要适用于低温热水地板辐射供暖，对辐射制冷系统的涵盖不足；二是计算方法多以稳态传热为基本假设，对瞬态工况和非对称辐射场的考虑有限；三是各标准之间的计算输入参数和边界条件定义不一致，不利于国际工程项目的技术对接。ISO11855-2:2021的制定充分考虑了上述局限性，在原有区域标准的基础上进行整合、优化和拓展，使之适用于不同气候区、不同建筑类型和不同安装形式的辐射供冷暖系统。3.标准内容解析3.1标准定位与适用范围ISO11855-2:2021适用于建筑物内嵌入式辐射供暖和制冷系统设计供暖和制冷能力的测定。标准所涵盖的系统形式包括但不限于地板辐射供暖、顶棚辐射供暖/制冷、墙面辐射供暖/制冷以及嵌入建筑围护结构中的其他辐射换热系统。该标准既适用于新建建筑的系统设计，也可用于既有建筑改造项目中的系统能力校核。3.2技术框架和计算原则标准确立的设计能力测定方法基于稳态传热理论与辐射换热原理，其基本思路是：在给定的室内设计温度、围护结构热工特性、管材规格与布置方式、供回水温度和流量等条件下，计算单位面积辐射表面所能提供的供暖或制冷量。计算方法涵盖导热、对流和辐射三种传热方式的综合效应，并考虑系统运行参数和建筑热环境的耦合关系。标准中着重规定了以下关键参数和计算步骤：-表面传热系数的确定：辐射表面的总传热系数由辐射分量和对流分量共同组成，标准给出了不同类型辐射表面（地面、顶棚、墙面）在不同工况下的传热系数取值方法。-管间距与埋深的影响：管道间距和覆盖层厚度对热流密度分布和表面温度均匀性有显著影响，标准给出了相应的修正方法。-供回水平均温度与表面温度的关系：明确了设计供回水平均温度的计算方法及其与辐射表面平均温度之间的热阻关系。-边界条件的设定：包括室内空气温度、非加热/冷却表面的温度、家具覆盖系数等对辐射换热量的影响。-修正系数的引入：对管材导热系数、覆盖层材料热阻、面层材料类型等因素进行系统性修正。3.3与相关标准的技术衔接ISO11855-2:2021在技术上与以下标准形成了良好的衔接与互补关系：-与ISO11855-1在术语定义和系统分类方面保持一致；-设计能力的计算结果可为ISO11855-3（系统设计与安装）提供输入参数；-与ISO11855-4（温度传感器与控制策略）配合，实现系统设计与运行控制的协同优化；-与ISO11855-5（初始加热和冷却能力测试方法）相衔接，为实验室测试和现场验证提供对比基准。4.标准实施的意义与预期影响4.1促进辐射供冷暖技术的规范化应用ISO11855-2:2021为辐射供暖和制冷系统的设计能力计算提供了统一的技术框架，改变了以往依赖经验和地区性规范的局限。设计人员可以依据该标准对不同方案的系统能力进行可比性评估，进而优化设计参数，避免设备过度配置或能力不足的问题。这种规范化的设计方法对于提高系统效率、节约材料和设备成本具有直接的经济意义。4.2推动建筑环境设计领域的国际对接随着建筑工程国际化程度的加深，跨国设计咨询、设备采购和工程总承包项目日益增多。ISO11855-2:2021作为国际通用标准，为各国工程技术人员提供了统一的技术语言和计算方法，有助于消除因标准差异造成的技术壁垒，促进国际工程合作与交流。4.3助力建筑节能和“双碳”目标的实现辐射供暖和制冷系统能够有效利用低品位热源（如地源热泵、太阳能热水等），并可在较低的供回水温度下正常运行，从而显著提高系统能效比。ISO11855-2:2021为准确计算系统设计能力提供了科学依据，有助于设计人员更加合理地配置系统规模，充分发挥辐射供冷暖系统的节能潜力。此外，该标准对制冷工况的涵盖也为辐射供冷技术在非住宅建筑中的应用提供了技术支撑，有助于降低夏季空调能耗。5.标准修订单位和主要参与机构ISO11855-2:2021由国际标准化组织建筑环境设计技术委员会（ISO/TC205）归口管理，其秘书处承担单位为美国国家标准协会（ANSI）。TC205下设多个工作组，其中负责该标准制修订的工作组汇聚了来自全球建筑环境设计、暖通空调、建筑热工等领域的权威专家，参与了多轮国际研讨、技术论证和投票评审工作。在标准制定过程中，来自德国、中国、日本、瑞典、意大利等国家的标准化机构和高校科研团队发挥了重要作用。各参与单位在传热计算模型、实验验证数据、工程实践经验等方面为标准编制提供了丰富的技术支撑。值得一提的是，中国建筑科学研究院有限公司作为国内建筑环境与节能领域的权威科研机构，深度参与了ISO11855系列标准的国内对口研究和意见反馈工作，组织国内专家对标准草案进行逐条审议和试验验证，为标准更好地适应不同气候区和建筑形式提供了有益建议。该院长期从事建筑热工与节能技术研究，拥有先进的辐射供冷暖系统实验平台和丰富的标准编制经验，为推动我国在该领域与国际标准的对接发挥了重要的桥梁作用。6.结论与展望ISO11855-2:2021《建筑环境设计嵌入式辐射供暖和制冷系统第2部分：设计供暖和制冷能力的测定》作为辐射供冷暖领域的基础性国际标准，为系统设计能力的科学计算提供了统一、规范的技术路径。该标准的发布实施不仅有助于提升辐射供暖和制冷系统的设计水平和工程质量，也对推动建筑节能技术发展、促进国际标准对接具有重要意义。展望未来，随着建筑环境设计理念的不断深化和计算技术的快速发展，辐射供冷暖系统的设计方法将进一步向精细化、动态化和智能化方向发展。ISO11855-2的后续修订工作需关注以下方向：一是增加瞬态传热计算模型，提升对变工况和间歇运行条件下系统能力的预测精度；二是纳入更多新型材料和新式构造的修正数据；三是引入建筑信息模型（BIM）及数值仿真技术的接口方法，使标准适应数字化设计的时代需求；四是结合人工智能算法，为设计人员提供更高效、更精准的系统能力优化工具。对于我国而言，应积极参与ISO11855系列标准的制修订工作，结合我国不同气候区的工程实践和科研成果，提出具有中国特色的技术方案和数据支撑，提升我国在该领域国际标准化工作中的话语权和主导力。同时，加快该国际标准在我国的转化应用和配套标准完善工作，推动我国辐射供冷暖技术的健康、可持续发展。参考文献[1]ISO11855-2:2021,Buildingenvironmentdesign—Embeddedradiantheatingandcoolingsystems—Part2:Determinationofthedesignheatingandcoolingcapacity,InternationalOrganizationforStandardization,2021.[2]ISO11855-1:2021,Buildingenvironmentdesign—Embeddedradiantheatingandcoolingsystems—Part1:Definitions,symbols,andcomfortcriteria.[3]ISO11855-3:2021,Buildingenvironmentdesign—Embeddedradiantheatingandcoolingsystems—Part3:Designandinstal