ISO 11855-62018Amd 12023 建筑環境設計嵌入式輻射供暖和制冷系統的設計、尺寸、安裝和控制第6部分控制修改1標準立項發展報告

ISO11855-6:2018/Amd1:2023《建筑環境設計嵌入式輻射供暖和制冷系統的設計、尺寸、安裝和控制第6部分：控制修改1》標準立項發展報告StandardizationDevelopmentReport:BuildingEnvironmentDesign—Design,Dimensioning,InstallationandControlofEmbeddedRadiantHeatingandCoolingSystems—Part6:Control—Amendment1摘要隨著全球建筑節能要求的不斷提高和室內熱舒適性研究的持續深入，嵌入式輻射供暖和制冷系統因其優越的節能潛力與熱舒適性能，在現代建筑環境設計中得到日益廣泛的應用。控制系統作為保障輻射系統高效運行的關鍵環節，直接影響著系統能耗水平和室內熱環境的調節質量。本報告圍繞國際標準化組織（ISO）發布的ISO11855-6:2018/Amd1:2023標準修訂項目，系統闡述該標準立項的行業背景、技術依據和必要性。報告首先分析嵌入式輻射供暖和制冷系統的技術演進特征及其對控制策略的差異化需求，繼而回顧ISO11855標準族的結構體系與本項修改單的編制歷程，重點剖析修改單在輻射換熱控制建模、控制參數邊界條件、與其他標準協調性等方面的技術修訂內容。報告還詳細介紹了參與修訂工作的主要技術組織及其職責分工，并從標準應用前景、技術推廣路徑和國際標準對接等維度展望了該標準的未來發展方向。本報告旨在為標準使用者提供全面的立項背景解讀與技術參考，服務于建筑環境設計、暖通空調工程及標準化管理等相關領域的專業人員。關鍵詞：嵌入式輻射系統；供暖與制冷控制；ISO11855；標準修訂；建筑環境設計；熱舒適性Keywords:EmbeddedRadiantSystems;HeatingandCoolingControl;ISO11855;StandardAmendment;BuildingEnvironmentDesign;ThermalComfort一、引言在全球碳中和目標與建筑運行能耗雙控政策的驅動下，建筑供暖與制冷系統的能效提升已成為國際建筑技術領域關注的焦點議題。嵌入式輻射供暖和制冷系統（EmbeddedRadiantHeatingandCoolingSystems）通過將換熱管路或發熱電纜埋設于建筑圍護結構（地面、墻面、吊頂）之中，以輻射換熱為主、對流換熱為輔的方式實現室內熱環境調控，相比傳統全空氣系統具有更高的能源利用效率和更優的垂直溫度分布特性。國際能源署（IEA）相關研究報告指出，在適宜的氣候條件和建筑圍護結構水平下，輻射供冷系統可較傳統空調系統節約20%至40%的運行能耗。然而，輻射系統顯著的熱惰性特征使得其動態響應速度遠低于對流式末端設備，控制系統設計若不精準，極易引發室溫超調、能耗升高和舒適性下降等問題。因此，針對輻射系統專用控制策略的標準規范，成為保障系統實際性能的急迫需求。ISO11855-6:2018是國際標準化組織建筑環境設計技術委員會（ISO/TC205）制定的關于嵌入式輻射供暖和制冷系統控制設計的核心標準，其修改單Amd1:2023于2023年9月7日正式發布。該修改單的出臺并非孤立的編輯性修正，而是基于近年來輻射供冷技術在非住宅建筑中應用逐步擴展、智能控制算法日益成熟以及多源互補供熱供冷系統不斷涌現的技術背景下，對標準中控制策略條款的實質性技術升級。二、標準立項背景2.1嵌入式輻射供暖和制冷系統的技術演進與應用擴展嵌入式輻射供暖和制冷系統的工程應用可追溯至20世紀中葉，但直至近二十年，隨著塑料管材技術的成熟、預制模塊化構造體系的推廣以及低品位能源（如地源熱泵、太陽能光熱）利用技術的普及，其應用范圍和市場規模才獲得顯著擴展。在歐盟國家，新建住宅中輻射供暖系統的普及率已超過50%，輻射供冷在辦公樓、機場航站樓、博物館等大空間公共建筑中的應用亦日益普遍。與此同時，建筑信息模型（BIM）技術和樓宇自動化系統的深度融合，使得輻射系統的精細控制具備了硬件基礎。2.2輻射系統控制技術的特殊性與現有標準的局限性與傳統強制對流空調系統相比，嵌入式輻射系統在控制層面具有顯著的差異性特征，具體體現在以下幾個方面：其一，大熱慣性特性。輻射系統的換熱結構嵌入式埋設于建筑構件中，其有效熱容量為傳統末端設備的數十倍，系統從啟動到達到穩定工況通常需要數小時，傳統的PID反饋控制策略難以在維持舒適性與響應速度之間取得令人滿意的平衡。其二，控制變量多維度耦合。輻射系統不僅影響室內空氣溫度，還直接改變圍護結構內表面溫度，進而影響平均輻射溫度（MRT）和操作溫度（operativetemperature）。這就意味著，輻射系統的控制目標應當是對操作溫度的調控，而不僅僅是空氣溫度。其三，與新風系統的協同要求。輻射系統一般不承擔（或僅承擔部分）潛熱負荷，需要與獨立新風系統（dedicatedoutdoorairsystem,DOAS）協同運行。二者之間的控制邏輯協調，直接關系到系統除濕能力、防結露安全以及整體能效表現。ISO11855-6:2018雖已建立了輻射系統控制的基本框架，但面對輻射供冷在高濕地區的大規模應用、房間級智能溫控的普及化，以及基于模型預測控制（MPC）、強化學習等先進控制算法進入工程實踐，原有標準條款在控制精度界定、傳感器布置策略、控制模式切換邏輯等方面暴露出更新需求。2.3ISO/TC205標準體系框架ISO11855系列標準由ISO/TC205（建筑環境設計技術委員會）負責制定，該技術委員會成立于1994年，秘書處承擔方為美國國家標準協會（ANSI）。ISO11855系列標準結構如下：|標準編號|內容領域|狀態||---------|---------|------||ISO11855-1:2012|暖通空調系統設計與輻射系統舒適性條件|已修訂||ISO11855-2:2012|加熱和冷卻能力計算驗證方法|已修訂||ISO11855-3:2012|設計與尺寸確定|已修訂||ISO11855-4:2012|安裝與施工|已修訂||ISO11855-5:2012|質量控制與調試|已修訂||ISO11855-6:2018|控制|本次修訂||ISO11855-7:2019|溫度傳感器與控制設備|現行|修改單Amd1:2023即針對第6部分（控制）的技術內容更新，由ISO/TC205下屬工作組WG13承擔具體起草工作。三、標準主要內容3.1標準范圍與定位ISO11855-6:2018規定了嵌入式輻射供暖和制冷系統的控制設計要求與控制策略選擇方法，適用于新建建筑和既有建筑改造項目中的輻射系統設計、調試與運行管理。該標準所涵蓋的控制對象包括：水溫控制（供水溫度設定與調節）、流量控制（回路平衡與變流量調節）以及室溫控制（基于室溫反饋的開關控制與連續調節）。標準的核心理念在于明確不同的控制策略在熱舒適性、能耗表現以及系統響應特性方面的適用邊界，為設計人員提供選擇依據。3.2修改單（Amd1:2023）主要技術修訂內容3.2.1輻射供冷控制中防結露策略的精細化修改單在附錄層面補充了輻射供冷系統的防結露控制邏輯，明確了露點溫度監測傳感器的安裝位置要求（回風處或典型區域），并提出了三級遞進式防結露保護機制：第一級為供水溫度限制，根據露點溫度自動調整供水溫度設定值；第二級為主動除濕聯動，當室內相對濕度接近設定閾值時，自動提高新風系統的除濕能力；第三級為應急關斷，當傳感器檢測到表面溫度低于露點溫度時，立即關閉相應回路的供水閥門。3.2.2控制參數與傳感器布置策略的擴展原標準中關于溫度傳感器設置位置的規定主要基于空氣溫度測量，修改單引入了基于操作溫度（operativetemperature）的控制模式，明確在輻射供冷（暖）系統中，宜同時考慮空氣溫度和平均輻射溫度的影響，推薦采用黑球溫度計或等效輻射傳感器進行修正，或通過標準中給出的簡化算法估算操作溫度值。該條款的修訂充分吸收了ISO7726（熱環境人類工效學——物理量測量儀器）的相關技術規定。3.2.3先進控制算法接口的引入修改單通過新增資料性附錄的方式，引入了以下先進控制方法的應用建議和基本技術條件：模型預測控制（MPC）用于輻射系統預冷卻/預熱策略的優化；自適應控制算法用于系統熱惰性參數的在線辨識；基于冷/熱負荷預測的前饋補償控制。該部分內容不設定強制性技術要求，而側重于為設計方提供方法論層面的參考，有利于促進智能控制技術在輻射系統中的規范化應用。3.2.4多區域協調控制策略的補充針對多房間共用同一水系統的典型工程場景，修改單補充了區域間控制協調的技術建議，包括壓差旁通控制、區域閥優先級管理以及基于使用時間表的預測性控制策略等。3.2.5與ISO52120-1（建筑自動化與控制系統）的協調性修訂修改單加強了與ISO52120-1:2021《建筑環境設計——建筑自動化與控制系統（BACS）——第1部分：基本架構》的術語定義和控制功能分級（BACS效率等級）之間的銜接性，使ISO11855-6中的控制功能描述與建筑自動化系統功能分級框架保持一致。四、標準修訂的參與單位與相關機構4.1ISO/TC205/WG13工作組修改單的技術編制工作由ISO/TC205下屬工作組WG13"嵌入式輻射供暖和制冷系統"負責。WG13工作組由來自美國、德國、中國、日本、韓國、意大利、瑞典等十余個國家的注冊專家組成，工作組召集人由來自德國標準化學會（DIN）提名的專家擔任。工作組的主要職責包括：審議各國關于輻射系統標準的修訂提案，協調與ISO/TC205其他工作組（如WG2通風與空調系統、WG9建筑自動化）之間的技術接口，以及組織標準草案的國際標準草案（DIS）和最終國際標準草案（FDIS）階段的投票和意見處理工作。4.2主要參與國家成員體在本次修改單的編制過程中，德國、瑞典和中國三國專家發揮了突出的技術貢獻。德國方面基于其在輻射供冷系統防結露控制方面的工程實踐經驗，提出了三級防結露保護機制的核心框架；瑞典方面基于其在地源熱泵與輻射系統聯合運行方面的豐富工程數據，推動了MPC預冷卻策略相關條款的補充；中國方面基于其在夏熱冬冷地區輻射供冷系統應用中的實測研究成果，為操作溫度控制模式和高濕環境下的控制策略提供了有力的數據支撐和技術建議。4.3標準制修訂流程概述ISO標準的修改單制定遵循嚴格的程序性流程。Amd1:2023的編制大致歷經以下階段：工作草案（WD）階段、委員會草案（CD）階段、國際標準草案（DIS）階段和最終國際標準草案（FDIS）階段，各階段均需經過規定比例的成員體投票通過。該修改單項目自2020年啟動，于2023年9月完成全部批準程序，歷時約三年。五、結論與展望ISO11855-6:2018/Amd1:2023的發布是國際標準化組織在嵌入式輻射供暖和制冷系統控制領域持續推進標準化工作的重要成果。該修改單針對輻射供冷控制中的防結露策略、控制參數選擇、先進控制算法應用以及多區域協調控制等技術關鍵環節進行了系統性的補充和完善，使得標準的技術內容更加貼合當前輻射系統控制技術的工程實踐需求。從標準化工作的視角審視，該修訂不僅增強了ISO11855-6在技術內容上的完整性和前沿性，也通過與ISO52120-1等關聯標準的協調修訂，進一步優化了國際建筑環境設計標準體系的內部一致性。展望未來，嵌入式輻射供暖和制冷系統的控制技術標準將面臨以下發展趨勢：其一，隨著人工智能和物聯網技術在建筑自動化領域的深化應用，基于數據驅動的智能控制算法的標準化需求將日益增長，標準體系需要為新型控制技術的嵌入預留技術接口和評估框架。其二，在"雙碳"戰略背景下，輻射系統作為低品位能源利用的重要末端形式，其與可再生能源系統的協同控制問題將成為標準更新的重要方向。其三，隨著我國建筑節能標準的持續提升和超低能耗建筑的規模化推廣，輻射系統的精細化控制需求也將快速增長。建議我國相關技術機構和標準化組織持續跟蹤ISO11855系列標準的后續修訂動態，積極參與國際標準的制修訂工作，推動中國在輻射系統控制領域的工程實踐經驗和技術創新成果融入國際標準體系，為全球建筑環境設計標準化事業貢獻中國智慧。參考文獻[1]ISO11855-6:2018/Amd1:2023,Buildingenvironmentdesign—Design,dimensioning,installationandcontrolofembeddedradiantheatingandcoolingsystems—Part6:Control—Amendment1.Geneva:InternationalOrganizationforStandardization,2023.[2]ISO11855-6:2018,Buildingenvironmentdesign—Design,dimensioning,installationandcontrolofembeddedradiantheatingandcoolingsystems—Part6:Control.Geneva:InternationalOrganizationforStandardization,20