ISO 11855-4:2012
(Main)Building environment design — Design, dimensioning, installation and control of embedded radiant heating and cooling systems — Part 4: Dimensioning and calculation of the dynamic heating and cooling capacity of Thermo Active Building Systems (TABS)
Building environment design — Design, dimensioning, installation and control of embedded radiant heating and cooling systems — Part 4: Dimensioning and calculation of the dynamic heating and cooling capacity of Thermo Active Building Systems (TABS)
ISO 11855-4:2012 allows the calculation of peak cooling capacity of Thermo Active Building Systems (TABS), based on heat gains, such as solar gains, internal heat gains, and ventilation, and the calculation of the cooling power demand on the water side, to be used to size the cooling system, as regards the chiller size, fluid flow rate, etc. ISO 11855-4:2012 defines a detailed method aimed at the calculation of heating and cooling capacity in non-steady state conditions.
Conception de l'environnement des bâtiments — Conception, dimensionnement, installation et contrôle des systèmes intégrés de chauffage et de refroidissement par rayonnement — Partie 4: Dimensionnement et calculs relatifs au chauffage adiabatique et à la puissance frigorifique pour systèmes thermoactifs (TABS)
ISO 11855-4:2012 permet de calculer la puissance frigorifique de pointe de systèmes d'éléments de construction thermoactifs (TABS) en se fondant sur les apports de chaleur, tels que les apports solaires, les apports de chaleur internes et la ventilation, ainsi que de calculer la demande en puissance frigorifique côté eau, afin de les utiliser pour dimensionner le système de refroidissement en ce qui concerne les dimensions du refroidisseur, le débit de fluide, etc. La présente partie de l'ISO 11855 présente une méthode détaillée visant à calculer la puissance calorifique et frigorifique dans des conditions non stabilisées. La série ISO 11855 s'applique aux systèmes de chauffage et de refroidissement de surface intégrés à eau dans les bâtiments résidentiels, commerciaux et industriels. Ces méthodes s'appliquent aux systèmes intégrés dans les murs, sols ou plafonds, sans ouverture à l'air libre. Elles ne s'appliquent pas aux systèmes de panneaux avec ouvertures à l'air libre, qui ne sont pas intégrés dans une structure de bâtiment. La série ISO 11855 s'applique également, le cas échéant, à l'utilisation d'autres fluides que l'eau en tant que medium de chauffage ou de refroidissement. La série ISO 11855 ne s'applique pas à l'essai des systèmes. Ces méthodes ne s'appliquent pas aux panneaux ou poutres de plafond chauffés ou refroidis.
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INTERNATIONAL ISO
STANDARD 11855-4
First edition
2012-08-01
Building environment design — Design,
dimensioning, installation and control of
embedded radiant heating and cooling
systems —
Part 4:
Dimensioning and calculation of the
dynamic heating and cooling capacity of
Thermo Active Building Systems (TABS)
Conception de l'environnement des bâtiments — Conception,
construction et fonctionnement des systèmes de chauffage et de
refroidissement par rayonnement —
Partie 4: Dimensionnement et calculs relatifs au chauffage adiabatique
et à la puissance frigorifique pour systèmes thermoactifs (TABS)
Reference number
©
ISO 2012
© ISO 2012
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Published in Switzerland
ii © ISO 2012 – All rights reserved
Contents Page
Foreword . iv
Introduction . v
1 Scope . 1
2 Normative references . 1
3 Terms and definitions . 1
4 Symbols and abbreviations . 1
5 The concept of Thermally Active Surfaces (TAS) . 6
6 Calculation methods . 11
6.1 General . 11
6.2 Rough sizing method . 12
6.3 Simplified sizing by diagrams . 13
6.4 Simplified model based on finite difference method (FDM) . 19
6.4.1 Cooling system . 20
6.4.2 Hydraulic circuit and slab . 20
6.4.3 Room . 22
6.4.4 Limits of the method . 24
6.5 Dynamic building simulation programs . 25
7 Input for computer simulations of energy performance . 25
Annex A (informative) Simplified diagrams . 26
Annex B (normative) Calculation method . 31
B.1. Pipe level . 31
B.2. Thermal nodes composing the slab and room . 31
B.3. Calculations for the generic h-th hour . 35
B.4 Sizing of the system . 41
Annex C (informative) Tutorial guide for assessing the model . 42
Annex D (informative) Computer program . 44
Bibliography . 52
Foreword
ISO (the International Organization for Standardization) is a worldwide federation of national standards bodies
(ISO member bodies). The work of preparing International Standards is normally carried out through ISO
technical committees. Each member body interested in a subject for which a technical committee has been
established has the right to be represented on that committee. International organizations, governmental and
non-governmental, in liaison with ISO, also take part in the work. ISO collaborates closely with the
International Electrotechnical Commission (IEC) on all matters of electrotechnical standardization.
International Standards are drafted in accordance with the rules given in the ISO/IEC Directives, Part 2.
The main task of technical committees is to prepare International Standards. Draft International Standards
adopted by the technical committees are circulated to the member bodies for voting. Publication as an
International Standard requires approval by at least 75 % of the member bodies casting a vote.
Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this document may be the subject of patent
rights. ISO shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights.
ISO 11855-4 was prepared by Technical Committee ISO/TC 205, Building environment design.
ISO 11855 consists of the following parts, under the general title Building environment design — Design,
dimensioning, installation and control of embedded radiant heating and cooling systems:
— Part 1: Definition, symbols, and comfort criteria
— Part 2: Determination of the design and heating and cooling capacity
— Part 3: Design and dimensioning
— Part 4: Dimensioning and calculation of the dynamic heating and cooling capacity of Thermo Active
Building Systems (TABS)
— Part 5: Installation
— Part 6: Control
Part 1 specifies the comfort criteria which should be considered in designing embedded radiant heating and
cooling systems, since the main objective of the radiant heating and cooling system is to satisfy thermal
comfort of the occupants. Part 2 provides steady-state calculation methods for determination of the heating
and cooling capacity. Part 3 specifies design and dimensioning methods of radiant heating and cooling
systems to ensure the heating and cooling capacity. Part 4 provides a dimensioning and calculation method to
design Thermo Active Building Systems (TABS) for energy-saving purposes, since radiant heating and cooling
systems can reduce energy consumption and heat source size by using renewable energy. Part 5 addresses
the installation process for the system to operate as intended. Part 6 shows a proper control method of the
radiant heating and cooling systems to ensure the maximum performance which was intended in the design
stage when the system is actually being operated in a building.
iv © ISO 2012 – All rights reserved
Introduction
The radiant heating and cooling system consists of heat emitting/absorbing, heat supply, distribution, and
control systems. The ISO 11855 series deals with the embedded surface heating and cooling system that
directly controls heat exchange within the space. It does not include the system equipment itself, such as heat
source, distribution system and controller.
The ISO 11855 series addresses an embedded system that is integrated with the building structure.
Therefore, the panel system with open air gap, which is not integrated with the building structure, is not
covered by this series.
The ISO 11855 series shall be applied to systems using not only water but also other fluids or electricity as a
heating or cooling medium.
The object of the ISO 11855 series is to provide criteria to effectively design embedded systems. To do this, it
presents comfort criteria for the space served by embedded systems, heat output calculation, dimensioning,
dynamic analysis, installation, operation, and control method of embedded systems.
INTERNATIONAL STANDARD ISO 11855-4:2012(E)
Building environment design — Design, dimensioning,
installation and control of embedded radiant heating and
cooling systems —
Part 4:
Dimensioning and calculation of the dynamic heating and
cooling capacity of Thermo Active Building Systems (TABS)
1 Scope
This part of ISO 11855 allows the calculation of peak cooling capacity of Thermo Active Building Systems
(TABS), based on heat gains, such as solar gains, internal heat gains, and ventilation, and the calculation of
the cooling power demand on the water side, to be used to size the cooling system, as regards the chiller size,
fluid flow rate, etc.
This part of ISO 11855 defines a detailed method aimed at the calculation of heating and cooling capacity in
non-steady state conditions.
The ISO 11855 series is applicable to water based embedded surface heating and cooling systems in
residential, commercial and industrial buildings. The methods apply to systems integrated into the wall, floor or
ceiling construction without any open air gaps. It does not apply to panel systems with open air gaps which
are not integrated into the building structure.
The ISO 11855 series also applies, as appropriate, to the use of fluids other than water as a heating or cooling
medium. The ISO 11855 series is not applicable for testing of systems. The methods do not apply to heated or
chilled ceiling panels or beams.
2 Normative references
The following referenced documents are indispensable for the application of this document. For dated
references, only the edition cited applies. For undated references, the latest edition of the referenced
document (including any amendments) applies.
ISO 11855-1, Building environment design — Design, dimensioning, installation and control of embedded
radiant heating and cooling systems — Part 1: Definition, symbols, and comfort criteria
3 Terms and definitions
For the purposes of this document, the terms and definitions in ISO 11855-1 apply.
4 Symbols and abbreviations
For the purposes of this part of ISO 11855, the symbols and abbreviations in Table 1 apply:
Table 1 — Symbols and abbreviations
Symbol Unit Quantity
A
m Area of the heating/cooling surface area
F
A m Total area of internal vertical walls (i.e. vertical walls, external façades excluded)
W
C J/(m ·K) Specific thermal capacity of the thermal node under consideration
C J/(m ·K) Average specific thermal capacity of the internal walls
W
c
J/(kg·K) Specific heat of the material constituting the j-th layer of the slab
j
c
J/(kg·K) Specific heat of water
w
d
m External diameter of the pipe
a
E kWh/m Specific daily energy gains
Day
Running mode (1 when the system is running; 0 when the system is switched off) in the
h
f
-
rm
h-th hour
f - Design safety factor
s
F
- View factor between the floor and the ceiling
v F-C
F
- View factor between the floor and the external walls
v F-EW
F
- View factor between the floor and the internal walls
v F-W
h W/(m ·K) Convective heat transfer coefficient between the air and the ceiling
A-C
h
W/(m ·K) Convective heat transfer coefficient between the air and the floor
A-F
h
W/(m ·K) Convective heat transfer coefficient between the air and the internal walls
A-W
h
W/(m ·K) Radiant heat transfer coefficient between the floor and the ceiling
F-C
h W/(m ·K) Radiant heat transfer coefficient between the floor and the internal walls
F-W
Heat transfer coefficient between the thermal node under consideration and the air
H W/K
A
thermal node (“A”)
Heat transfer coefficient between the thermal node under consideration and the ceiling
H W/K
C
surface thermal node (“C”)
H W/K Heat transfer coefficient between the thermal node under consideration and the circuit
Circuit
H W/K Heat transfer coefficient between the thermal node under consideration and the next one
CondDown
Heat transfer coefficient between the thermal node under consideration and the previous
H W/K
CondUp
one
H - Fraction of internal convective heat gains acting on the thermal node under consideration
Conv
Heat transfer coefficient between the thermal node under consideration and the floor
H W/K
F
surface thermal node (“F”)
H W/K Coefficient connected to the inertia contribution at the thermal node under consideration
Inertia
Heat transfer coefficient between the thermal node under consideration and the internal
H W/K
IWS
wall surface thermal node (“IWS”)
H - Fraction of total radiant heat gains impinging on the thermal node under consideration
Rad
h
W/(m ·K) Total heat transfer coefficient (convection + radiation) between surface and space
t
J - Number of layers constituting the slab as a whole
2 © ISO 2012 – All rights reserved
Symbol Unit Quantity
J
- Number of layers constituting the upper part of the slab
J
- Number of layers constituting the lower part of the slab
L
m Length of installed pipes
R
m
kg/(m ·s) Specific water flow in the circuit, calculated on the
...
NORME ISO
INTERNATIONALE 11855-4
Première édition
2012-08-01
Conception de l’environnement des
bâtiments — Conception, construction
et fonctionnement des systèmes de
chauffage et de refroidissement par
rayonnement —
Partie 4:
Dimensionnement et calculs relatifs
au chauffage adiabatique et à la
puissance frigorifique pour systèmes
thermoactifs (TABS)
Building environment design — Design, dimensioning, installation
and control of embedded radiant heating and cooling systems —
Part 4: Dimensioning and calculation of the dynamic heating and
cooling capacity of Thermo Active Building Systems (TABS)
Numéro de référence
©
ISO 2012
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Tel. + 41 22 749 01 11
Fax + 41 22 749 09 47
E-mail copyright@iso.org
Web www.iso.org
Publié en Suisse
ii © ISO 2012 – Tous droits réservés
ISO/FDIS 11855-4:2012(F)
Sommaire Page
Avant-propos . iv
Introduction . vi
1 Domaine d'application . 1
2 Références normatives . 1
3 Termes et définitions . 1
4 Symboles et abréviations . 2
5 Concept de surface thermoactive (TAS) . 6
6 Méthodes de calcul . 11
6.1 Généralités . 11
6.2 Méthode de dimensionnement approximative . 13
6.3 Dimensionnement simplifié au moyen de diagrammes . 13
6.4 Modèle simplifié fondé sur la MDF . 20
6.5 Programmes de simulation de bâtiment dynamique . 26
7 Entrée pour les simulations informatiques de performance énergétique . 26
Annexe A (informative) Diagrammes simplifiés. 27
Annexe B (normative) Méthode de calcul . 32
B.1 Niveau de la tuyauterie . 32
B.2 Nœuds thermiques constituant la dalle et la pièce . 32
e
B.3 Calculs pour la h heure générique . 36
B.4 Dimensionnement du système . 42
Annexe C (informative) Guide d’apprentissage pour l'évaluation du modèle . 43
Annexe D (informative) Programme informatique . 45
Bibliographie . 53
ISO/FDIS 11855-4:2012(F)
Avant-propos
L'ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale d'organismes nationaux de
normalisation (comités membres de l'ISO). L'élaboration des Normes internationales est en général confiée
aux comités techniques de l'ISO. Chaque comité membre intéressé par une étude a le droit de faire partie du
comité technique créé à cet effet. Les organisations internationales, gouvernementales et non
gouvernementales, en liaison avec l'ISO participent également aux travaux. L'ISO collabore étroitement avec
la Commission électrotechnique internationale (CEI) en ce qui concerne la normalisation électrotechnique.
Les Normes internationales sont rédigées conformément aux règles données dans les Directives ISO/CEI,
Partie 2.
La tâche principale des comités techniques est d'élaborer les Normes internationales. Les projets de Normes
internationales adoptés par les comités techniques sont soumis aux comités membres pour vote. Leur
publication comme Normes internationales requiert l'approbation de 75 % au moins des comités membres
votants.
L'attention est appelée sur le fait que certains des éléments du présent document peuvent faire l'objet de
droits de propriété intellectuelle ou de droits analogues. L'ISO ne saurait être tenue pour responsable de ne
pas avoir identifié de tels droits de propriété et averti de leur existence.
L'ISO 11855-4 a été élaborée par le comité technique ISO/TC 205, Conception de l'environnement intérieur
des bâtiments.
L'ISO 11855 comprend les parties suivantes, présentées sous le titre général Conception de l'environnement
des bâtiments — Conception, dimensionnement, installation et contrôle des systèmes intégrés de chauffage
et de refroidissement par rayonnement :
Partie 1 : Définition, symboles et critères de confort
Partie 2 : Détermination de la puissance calorifique et frigorifique à la conception
Partie 3 : Conception et dimensionnement
Partie 4 : Dimensionnement et calculs relatifs au chauffage adiabatique et à la puissance frigorifique pour
systèmes thermoactifs (TABS)
Partie 5 : Installation
Partie 6 : Contrôle
iv © ISO 2012 – Tous droits réservés
ISO/FDIS 11855-4:2012(F)
La Partie 1 spécifie les critères de confort dont il convient de tenir compte lors de la conception des systèmes
de chauffage et de refroidissement par rayonnement intégrés, le principal objectif d'un système de chauffage
et de refroidissement par rayonnement étant de satisfaire au confort thermique des occupants. La Partie 2
fournit des méthodes de calcul en régime stabilisé pour la détermination de la puissance calorifique et
frigorifique. La Partie 3 spécifie les méthodes de conception et de dimensionnement des systèmes de
chauffage et de refroidissement par rayonnement permettant de garantir la puissance calorifique et
frigorifique. La Partie 4 fournit une méthode de dimensionnement et de calcul pour la conception des
systèmes d'éléments de construction thermoactifs (TABS) en vue de réaliser des économies d'énergie, les
systèmes de chauffage et de refroidissement par rayonnement permettant de réduire la consommation
d'énergie et la taille de la source de chaleur en utilisant de l'énergie renouvelable. La Partie 5 examine le
processus d'installation permettant au système de fonctionner comme prévu. La Partie 6 présente une
méthode de contrôle appropriée des systèmes de chauffage et de refroidissement par rayonnement,
permettant de garantir les performances maximales prévues au stade de la conception lorsque le système est
effectivement exploité dans un bâtiment.
ISO/FDIS 11855-4:2012(F)
Introduction
Les systèmes de chauffage et de refroidissement par rayonnement sont constitués de systèmes
d'émission/d'absorption de chaleur, de fourniture de chaleur, de distribution et de contrôle. La série de normes
ISO 11855 concerne les systèmes de chauffage et de refroidissement de surface intégrés qui contrôlent
directement l'échange de chaleur dans les locaux. Elle n'inclut pas l’équipement composant le système
lui-même, tel que la source de chaleur, le système de distribution et le contrôleur.
La série ISO 11855 examine un système intégré dans une structure de bâtiment. Le système de panneaux
avec ouverture à l'air libre, qui n'est pas intégré dans une structure de bâtiment, n'est donc pas traité par cette
série de normes.
La série ISO 11855 doit être appliquée aux systèmes utilisant non seulement de l'eau, mais également
d'autres fluides ou de l'électricité en tant que medium de chauffage ou de refroidissement.
L'objectif de la série ISO 11855 est de fournir des critères permettant une conception efficace des systèmes
intégrés. À cet effet, elle présente des critères de confort des locaux desservis par les systèmes intégrés et
traite du calcul de la puissance calorifique, du dimensionnement, de l'analyse dynamique, de l'installation, de
l'exploitation et de la méthode de contrôle des systèmes intégrés.
vi © ISO 2012 – Tous droits réservés
PROJET FINAL DE NORME INTERNATIONALE ISO/FDIS 11855-4:2012(F)
Conception de l'environnement des bâtiments — Conception,
dimensionnement, installation et contrôle des systèmes
intégrés de chauffage et de refroidissement par rayonnement —
Partie 4: Dimensionnement et calculs relatifs au chauffage
adiabatique et à la puissance frigorifique pour systèmes
thermoactifs (TABS)
1 Domaine d'application
La présente partie de l'ISO 11855 permet de calculer la puissance frigorifique de pointe de systèmes
d'éléments de construction thermoactifs (TABS) en se fondant sur les apports de chaleur, tels que les apports
solaires, les apports de chaleur internes et la ventilation, ainsi que de calculer la demande en puissance
frigorifique côté eau, afin de les utiliser pour dimensionner le système de refroidissement en ce qui concerne
les dimensions du refroidisseur, le débit de fluide, etc.
La présente partie de l'ISO 11855 présente une méthode détaillée visant à calculer la puissance calorifique et
frigorifique dans des conditions non stabilisées.
La série ISO 11855 s’applique aux systèmes de chauffage et de refroidissement de surface intégrés à eau
dans les bâtiments résidentiels, commerciaux et industriels. Ces méthodes s’appliquent aux systèmes
intégrés dans les murs, sols ou plafonds, sans ouverture à l’air libre. Elles ne s'appliquent pas aux systèmes
de panneaux avec ouvertures à l'air libre, qui ne sont pas intégrés dans une structure de bâtiment.
La série ISO 11855 s'applique également, le cas échéant, à l'utilisation d'autres fluides que l'eau en tant que
medium de chauffage ou de refroidissement. La série ISO 11855 ne s'applique pas à l'essai des systèmes.
Ces méthodes ne s’appliquent pas aux panneaux ou poutres de plafond chauffés ou refroidis.
2 Références normatives
Les documents ci-après sont des références normatives indispensables à l’application du présent document.
Pour les références datées, seule l’édition citée s’applique. Pour les références non datées, la dernière édition
du document de référence s’applique (y compris les éventuels amendements).
ISO 11855-1, Conception de l'environnement des bâtiments — Conception, dimensionnement, installation et
contrôle des systèmes intégrés de chauffage et de refroidissement par rayonnement — Partie 1 : Définition,
symboles et critères de confort
3 Termes et définitions
Pour les besoins du présent document, les termes et définitions de l'ISO 11855-1 s'appliquent.
ISO/FDIS 11855-4:2012(F)
4 Symboles et abréviations
Pour les besoins de la présente partie de l’ISO 11855, les symboles et abréviations figurant dans le Tableau 1
s'appliquent :
Tableau 1 — Symboles et abréviations
Symbole Unité Grandeur
A
m Aire de la surface de chauffage/refroidissement
F
Aire totale des murs intérieurs verticaux (à savoir, murs verticaux, façades externes
A m
W
exclues)
C J/(m ·K) Capacité thermique spécifique du nœud thermique considéré
C J/(m ·K) Capacité thermique spécifique moyenne des murs intérieurs
W
e
c
J/(kg·K) Chaleur spécifique du matériau constituant la j couche de la dalle
j
c
J/(kg·K) Chaleur spécifique de l'eau
w
d
m Diamètre extérieur du tuyau
a
E kWh/m Apports énergétiques journaliers spécifiques
Day
Mode de fonctionnement (1 lorsque le système fonctionne, 0 lorsque le système est
h
f
- e
rm
arrêté), à la h heure.
f - Coefficient de sécurité théorique
s
F
- Facteur de forme sol-plafond
v F-C
F
- Facteur de forme sol-murs extérieurs
v F-EW
F
- Facteur de forme sol-murs intérieurs
v F-W
h W/(m ·K) Coefficient de transmission thermique par convection entre l’air et le plafond
A-C
h
W/(m ·K) Coefficient de transmission thermique par convection entre l’air et le sol
A-F
h
W/(m ·K) Coefficient de transmission thermique par convection entre l’air et les murs intérieurs
A-W
h
W/(m ·K) Coefficient de transmission thermique par rayonnement entre le sol et le plafond
F-C
h W/(m ·K) Coefficient de transmission thermique par rayonnement entre le sol et les murs intérieurs
F-W
Coefficient de transmission thermique entre le nœud thermique considéré et le nœud
H W/K
A
thermique de l'air (« A »)
Coefficient de transmission thermique entre le nœud thermique considéré et le nœud
H W/K
C
thermique de la surface du plafond (« C »)
H W/K Coefficient de transmission thermique entre le nœud thermique considéré et le circuit
Circuit
Coefficient de transmission thermique entre le nœud thermique considéré et le nœud
H W/K
CondDown
suivant
Coefficient de transmission thermique entre le nœud thermique considéré et le nœud
H
CondUp W/K
précédent
Fraction des apports de chaleur internes par convection ag
...
Questions, Comments and Discussion
Ask us and Technical Secretary will try to provide an answer. You can facilitate discussion about the standard in here.