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BS ISO 13612——建筑供热与制冷系统热泵系统性能计算与设计标准系列
Heating and Cooling Systems in Buildings — Method for Calculation of the System Performance and System Design for Heat Pump Systems (ISO 13612 Series)
🌡️ BS ISO 13612 是英国标准（BSI）采纳 ISO 13612 国际标准的系列标准，规定了建筑供热与制冷系统中热泵系统性能计算与系统设计的方法。该系列由英国技术委员会 RHE/2（建筑通风、供暖与热水供应）负责制定，2014 年首次发布，为热泵系统在建筑中的应用提供了统一的设计与能量计算框架，是欧洲及全球推进建筑脱碳、推广热泵供暖制冷的重要技术基础。
💡 随着”双碳”目标推进，热泵已成为替代燃气锅炉、实现建筑供暖制冷电气化的核心设备。ISO 13612 提供了一套可复现的、考虑系统层面效率的计算方法，而不仅仅是设备名义能效比（COP）。
一、标准系列构成与适用范围 📌
BS ISO 13612 系列由两部分组成，共同构成热泵系统从设计到能量核算的完整方法体系：
| 标准号 | 部分名称 | 核心内容 |
|---|---|---|
| BS ISO 13612-1:2014 | 第 1 部分：设计与尺寸确定（Design and dimensioning） | 系统设计要求、设计方法、设备选型与尺寸确定 |
| BS ISO 13612-2:2014 | 第 2 部分：能量计算（Energy calculation） | 计算方法原理、计算流程、能源消耗与系统性能评价 |
标准覆盖 ICS 分类号 27.080（热泵）与 91.040.01（建筑一般）。它适用于建筑内以热泵为冷热源的供热与制冷系统，涵盖空气源、水源、地源等多种热泵形式及其与末端（风机盘管、地板辐射、散热器等）的组合。
⚠️ 本系列关注的是”系统层面”的性能，而非单纯的热泵主机性能。工程应用中应同时参考主机性能标准（如 EN 14825、EN 14511）与系统设计方法，避免只按主机名义参数选型导致系统实际能效偏低。
二、第 1 部分：设计与尺寸确定 📐
第 1 部分（ISO 13612-1:2014）规定了热泵系统的设计要求与尺寸确定方法，内容涵盖系统设计要求、设计方法与设备选型等方面。
2.1 系统设计要求
标准对建筑热负荷、冷负荷的确定方法提出要求，明确设计工况（设计室外温度、室内设计温度）、末端形式、供回水温度、热泵类型与容量选择等基本设计条件。设计应兼顾供热与制冷两种运行模式，并考虑部分负荷工况。
2.2 设计方法
标准给出热泵系统设计的系统化流程，包括负荷计算、热泵容量确定、辅助热源/冷源配置、蓄能装置选型、末端匹配等环节。强调热泵容量应结合负荷特性和机组部分负荷性能综合确定，避免”大马拉小车”的容量浪费。
2.3 设备选型与尺寸确定
标准明确热泵主机、换热器、蓄能水箱、循环泵、管路等设备的选型原则与尺寸确定方法，并对系统水力平衡、防冻、除霜、噪声控制等提出要求。
✅ 关键提示：热泵系统设计必须以”部分负荷性能”为依据。热泵全年大部分时间运行在部分负荷工况，若仅按峰值负荷选型，系统季节性能比（SCOP）会明显偏低。
三、第 2 部分：能量计算 ⚡
第 2 部分（ISO 13612-2:2014）规定了热泵系统能量计算的方法，用于评价系统在全年的能源消耗与效率。
| 技术要素 | 主要内容 |
|---|---|
| 计算方法原理 | 以小时或月为步长，逐时/逐月计算系统冷热需求与能源输入 |
| 计算流程 | 给出从建筑负荷到热泵能耗、辅助设备能耗的完整计算链 |
| 系统边界 | 明确热泵、辅助热源、蓄能、输配、末端各环节的边界与效率定义 |
| 性能评价 | 季节性能比（SCOP/SEER）、一次能源消耗、碳排放等指标 |
能量计算的核心是把”系统效率”从”主机效率”中分离出来，计入热泵部分负荷性能、辅助热源、循环泵能耗、管路损失、蓄能损耗以及除霜、启停等瞬态损失，从而得到贴近实际的季节能耗。这为建筑能耗评估（如 EN ISO 13790、EPBD 相关方法）提供了热泵系统层的输入。
⚠️ 能量计算的准确性依赖于输入数据质量：建筑负荷曲线、机组变工况性能、气候数据、运行策略等都会显著影响结果。输入数据缺失时，应采用标准规定的默认值并注明不确定性。
四、关键技术要求与设计要点 📊
综合两个部分，热泵系统设计与能量计算的关键要点包括：
- 负荷与容量匹配：按建筑实际冷热负荷曲线确定热泵容量，兼顾供热与制冷双模式。
- 部分负荷性能：采用变容量（变频）机组时，充分考虑其部分负荷效率提升。
- 辅助热源配置：极端低温工况下合理配置电辅热、燃气锅炉等辅助热源，并计及其能耗。
- 蓄能与输配：蓄能水箱、变流量输配、水力平衡等对系统效率的影响。
- 运行策略：控制策略（如供回水温度再设定、启停控制）对季节能效的影响。
五、工程实践与应用 🛠️
BS ISO 13612 系列的应用场景广泛，典型包括：
- 住宅供暖与制冷：空气源热泵地板辐射、风机盘管系统的设计与能效核算。
- 公共建筑：学校、办公楼、医院等采用地源热泵、水源热泵系统的设计。
- 既有建筑改造：燃气锅炉替代为热泵的改造项目能效评估。
- 建筑能耗认证：为建筑能耗计算与绿色建筑评价提供热泵系统层的参数。
💡 工程实践要点：设计阶段宜同时完成第 1 部分（系统设计与尺寸确定）与第 2 部分（能量计算）的工作，先确定系统方案，再核算季节能耗与碳排放，必要时迭代优化方案。
六、常见问题解答 ❓
❓ 问：ISO 13612 与热泵主机性能标准（如 EN 14825）有什么区别？
答：主机性能标准只评价热泵单机的名义与部分负荷性能；ISO 13612 评价的是”系统层面”——把主机与辅助热源、输配、末端、蓄能作为一个整体，计算其全季节能耗与效率。两者是设备层与系统层的关系，工程上应配套使用。
答：主机性能标准只评价热泵单机的名义与部分负荷性能；ISO 13612 评价的是”系统层面”——把主机与辅助热源、输配、末端、蓄能作为一个整体，计算其全季节能耗与效率。两者是设备层与系统层的关系，工程上应配套使用。
❓ 问：为什么不能只按峰值负荷选择热泵容量？
答：热泵全年绝大部分时间在部分负荷下运行。若按峰值负荷选型，主机频繁启停、效率下降，季节性能比显著降低。应按负荷-持续时间曲线结合机组部分负荷性能确定合理容量，必要时配辅助热源应对极端工况。
答：热泵全年绝大部分时间在部分负荷下运行。若按峰值负荷选型，主机频繁启停、效率下降，季节性能比显著降低。应按负荷-持续时间曲线结合机组部分负荷性能确定合理容量，必要时配辅助热源应对极端工况。
❓ 问：什么是 SCOP 和 SEER？
答：SCOP（Seasonal Coefficient of Performance）是供暖季节性能比，SEER（Seasonal Energy Efficiency Ratio）是制冷季节能效比，分别表示供暖/制冷季节内系统输出的冷热量与消耗电能之比。ISO 13612 的计算方法可用于得出系统层面的季节性能指标。
答：SCOP（Seasonal Coefficient of Performance）是供暖季节性能比，SEER（Seasonal Energy Efficiency Ratio）是制冷季节能效比，分别表示供暖/制冷季节内系统输出的冷热量与消耗电能之比。ISO 13612 的计算方法可用于得出系统层面的季节性能指标。
🔍 问：地源热泵与空气源热泵在设计上有何不同？
答：地源热泵冷热源温度全年较稳定，设计相对简单但需考虑地埋管换热器与土壤热平衡；空气源热泵受室外气温影响大，低温工况性能衰减明显，需重点考虑除霜、辅助热源与低温制热能力，二者的能量计算方法都应遵循 ISO 13612 的框架。
答：地源热泵冷热源温度全年较稳定，设计相对简单但需考虑地埋管换热器与土壤热平衡；空气源热泵受室外气温影响大，低温工况性能衰减明显，需重点考虑除霜、辅助热源与低温制热能力，二者的能量计算方法都应遵循 ISO 13612 的框架。
