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第3章　五恒体系：定义、指标与技术边界

本章导读

第1章指出，“五恒”最严重的一次语义漂移，是“恒”字丢失了量化含义。本章的任务就是把它找回来，回答「何谓五恒」。

本章基于第一性原理，给出最大公约数的技术准则：温湿各自精准控制；全热回收新风置换；人体热平衡热舒适。凡不能同时满足这三条技术准则的方案，属于概念性的“类五恒”。

本章先给出五恒的严格定义与五类常见误读；再逐项给出量化目标与推荐控制区间；然后说明“恒”包含时间稳定性、空间均匀性与扰动恢复速度三个维度——只给一个平均值是不够的；接着梳理五项指标之间的耦合与冲突；最后界定五恒系统的适用边界，并讨论“六恒”“七恒”之辨。

本章给出的指标值，取自 EEH 五恒研究所《五恒设计指标》，并结合既有标准与本书记载的工程实践作了校核与补充。EEH 五恒研究所是Ebpay集团下设的研究组织，该指标已应用于多个实际项目；本书引用它，是因为在国家标准与行业标准尚未对"五恒"给出整体分级之前，它给予了一套完整、可检测、已在工程中验证的取值集合。

需要明确两点：其一，这些取值是本书的推荐值，不具有强制效力；其二，本书并非将该指标作为强制标准，凡与现行有效标准不一致之处，应以标准为准，实际工程以合同约定为准。读者若发现本书取值与更严格的地方标准或项目要求冲突，应从其严。

3.1 五恒系统定义与常见误读

3.1.1 五恒目标与五恒系统的区别

在给出定义之前，需要先分清两个常被混用的词。

「五恒」是一项环境目标。它以恒温、恒湿、恒氧、恒洁、恒静五项参数为标志，是一套可量化、可评测的人工环境指标体系——它回答的是“要达到什么”。「恒」不是绝对值，而是在规定范围内保持动态稳定；本书 3.3 节把“规定范围”具体化为时间稳定性、空间均匀性与扰动恢复速度三个可测量的维度。

「五恒系统」是实现这一目标的技术方案。它回答的是“用什么达到”。本书以下给出的定义，针对的正是后者。

这一区分不是文字游戏。今天市场上大量所谓“五恒”，恰恰是在这一点上出了问题：把技术方案（设备清单）当成了目标本身，于是“配齐五套设备”就被等同于“实现了五恒”（见 3.1.2 误读一）。

本书采用如下定义：

五恒系统，是指以温度、湿度、新风量（以 CO₂ 浓度表征）、空气洁净度、室内噪声五项参数为被控量，顺利获得统一的系统架构与协同控制，使这五项参数在建筑使用期间持续维持在预定区间内，并且其时间波动、空间差异与扰动恢复速度均满足规定要求的建筑环境控制系统。

这一定义中有四个要素必须同时创建，缺一不可：

1、五项参数同时被控——只控制其中若干项的系统，可以是优良的空调系统，但不是五恒系统；

2、统一架构与协同控制——由若干独立设备拼装、控制逻辑互不通讯的组合，不构成五恒系统（第1.5节已论证其在控制逻辑上不创建）；

3、持续维持而非事后补救——系统的运行目标是不让参数越界，而非越界后再拉回；

4、对稳定性与均匀性有明确要求——这是“恒”字的实质内容，也是与普通空调系统的分界线。

3.1.2 五类常见误读

表3-1　关于“五恒”的五类常见误读

3.2 五项性能指标与推荐控制区间

3.2.1 一项指标怎样才能用于验收

一项指标要成为工程语言，必须同时说明三件事：被控量、目标值、测量条件、空间范围、判定方法。缺少任何一件，该指标都无法用于设计校核或验收判定。

例如“室温 26 ℃”是不完整的。完整的表述应当同时给出五项条件：

“在夏季设计工况、室内人员按设计密度就位、系统陆续在运行 24 h 以上的条件下，主要功能房间距地面 0.6~1.1 m 高度、距外墙内表面 0.5 m 以外区域的操作温度维持在 22~26 ℃，恒温波动不超过 ±1.0 K（A+级，测点间距 2 m 的全域温差不超过 1.0 K），逐时值超出范围的时间不超过统计时段的 5%。”

3.2.2 推荐控制区间

表3-2　五项指标的推荐控制区间（取自 EEH 五恒研究所《五恒设计指标》；作者推荐值，非标准强制值）

对上表的补充说明：

其一，恒温以操作温度而非空气温度作为被控量。这是本书的一项明确主张，理由已在第2.1.2节说明：对辐射系统而言，空气温度不能代表人的实际感受。工程中若受条件所限只能测空气温度，应同时记录主要内表面温度并作换算。温度波动与水平温差按 A+／A／B 三级给出，分级方法见 3.9 节。

其二，湿度的上下限由物理约束确定，且用含湿量表述更接近本质——它是五项指标中唯一一项上下限都不是人为取整、而由物理约束确定的指标。夏季过度除湿会造成不必要的能耗与干燥感；冬季湿度过高则显著增加外窗与热桥部位的结露风险。夏季含湿量 ≤12 g/kg、冬季 ≥6 g/kg——前者防过湿，后者防过干；在 20~26 ℃ 的室温区间内，这两个限值与 40%~60% 的相对湿度区间是同一约束的两种表述。但冬季的相对湿度上限还必须叠加围护结构条件：外窗与热桥内表面温度越低，可维持的湿度上限越低。

其三，恒氧给出控制值与优选目标两档。≤1000 ppm 是控制值；在人均新风量 30 m³/(h·人)、室外约 400 ppm 的条件下，稳态浓度约为 830 ppm，因此 ≤1000 ppm 本身留有裕度。≤700 ppm 是优选目标，需要把新风量提高到约 43 m³/(h·人)，或在风量分配上向卧室夜间工况倾斜。

其四，恒洁同时约束颗粒物与气态污染物。PM2.5 ≤25 μg/m³、甲醛 ≤0.07 mg/m³、TVOC ≤0.45 mg/m³（分别比 GB/T 18883 的 0.08 mg/m³ 与 0.60 mg/m³ 从严）；并以卧室微正压约 5 Pa（不宜超过 10 Pa）抑制无组织渗风带入——微正压与浓度比 I/O 是互补的两条判据，前者管压力与渗风方向，后者管浓度关系。

其五，恒静给出"增量"要求，并区分设备值与环境限值。单纯的绝对值限值不足以描述住户体验：一套本底安静的住宅中，系统开启后增加 8 dB 的噪声即便仍在 30 dB(A) 以内，也可能被清晰感知，因此建议在合同中同时约定增量。需要区分两个口径：卧室夜间 ≤30 dB(A) 是室内环境限值；机组与末端设备标称噪声 ≤35 dB(A) 是设备值。

其六，建筑表面温度与运行电耗作为附加约束。地面调温可调范围 19~29 ℃；顶冷表面温度不宜低于 17 ℃（以室内相对湿度不超过 50% 为前提，湿度更高时按露点加安全裕度重新反算）。运行电耗以百平米不超过 900 度/月为参考。

3.3 时间稳定性空间均匀性与扰动恢复

一个常见的错误是用平均值来描述“恒”。平均值恰恰是最容易达标、也最不能反映住户体验的统计量。“恒”至少包含三个维度，必须分别规定。

3.3.1 时间稳定性

即被控参数随时间的波动幅度。它由系统的控制精度、末端的热惰性、负荷扰动的幅度与频率共同决定。

工程上需要注意两点。第一，波动的频率与幅度同等重要：缓慢的季节性漂移几乎不被察觉，而分钟级的快速波动则极易感知。第二，统计方法必须约定：是取逐时值的极差、标准差，还是超限时间占比？不同方法得到的结论可能相差很大。本书建议采用“超限时间占比”作为主要判据，即在统计时段内参数超出目标区间的时间不超过某一比例（如 5%），并辅以极值约束。

3.3.2 空间均匀性

即同一时刻不同位置的参数差异，包括水平差异（房间之间、房间内不同位置）与垂直差异（不同高度）。

空间均匀性是五恒系统最容易失守、也最容易被验收忽略的维度。原因是：验收测点通常只设在客厅中央，而住户的抱怨往往来自北向次卧、贴外墙的书桌、或朝西的儿童房。测点布置方案本身就是验收标准的一部分，第20.1.2节将专门讨论。

造成空间不均匀的主要原因有三：末端布置密度与负荷分布不匹配、水力失调导致各回路流量分配失衡、以及房间之间负荷差异未在分区上体现。这三条分别对应第11章、第13章与第17章的内容。

3.3.3 扰动恢复速度

即受到外部扰动后，参数回到目标区间所需的时间。典型扰动包括开门窗、人员大量进入、烹饪、日照突变。

这一维度存在一个内在矛盾：辐射末端的大热惰性带来了优良的时间稳定性，却同时意味着较慢的扰动恢复速度。 这不是缺陷，而是同一物理特性的两面。工程上的处理原则是：以辐射末端承担稳定的基础负荷、以新风或辅助末端承担快速变化的扰动负荷，从而兼顾两个维度。这一原则将在第9章的系统架构与第21章的运行策略中反复出现。

工程上还有一项常被忽略的手段：调节辐射末端的供水水温，从而改变辐射表面温度。它不改变末端形式、也不增加设备，却能在扰动出现时提高辐射末端的换热能力——供冷工况下降低供水温度、加快降温；供热工况下提高供水温度、加快升温。与“以新风或辅助末端承担扰动负荷”相比，它的响应仍慢于强制对流，但不引入气流、不增加噪声、也不额外占用吊顶空间，因此在负荷变化幅度不大、时间尺度较缓的场合更为适用。两者并不互斥，其配合次序与切换条件将在第9章与第21章展开。

但有一个不可逾越的前提：辐射表面温度必须高于室内空气的露点温度，并留有防结露的安全裕度。因此供水温度的调节下限不是由冷源能力决定的，而是由实时露点决定的——这正是第14.3节露点联锁要解决的问题。湿度控制不住，供水温度就只能保守设定，辐射末端的换热能力随之被压制。恒湿是恒温的前提。

3.4 五项性能之间的耦合与冲突

五项指标不是彼此独立的。第2.7节已从人因角度讨论了耦合，本节从系统角度梳理其工程表现。

3.4.1 三对主要冲突

冲突一：除湿 ↔ 温度。 冷凝除湿要求表冷器表面温度低于露点，而供冷只需要较高的水温。若用同一套水系统同时承担二者，则必须按除湿需求确定低水温，导致供冷侧存在不必要的㶲损失；若强行提高水温，则除湿能力不足。这一冲突是温湿度独立控制（THIC）技术的直接由来，第5.5节将系统展开。

冲突二：新风与净化 ↔ 噪声与能耗。 提高新风量改善恒氧，提高过滤等级改善恒洁，但二者都增加系统阻力，需要更高的风机压头，从而抬高噪声与风机能耗。这是五恒系统中最典型的“按下葫芦浮起瓢”，其化解手段是加大过流断面、降低风速、优化流道，而不是简单地选更大的风机。

冲突三：辐射供冷能力 ↔ 结露风险。 降低辐射末端表面温度可提高供冷能力，但一旦低于室内空气露点即发生结露。这一冲突决定了辐射末端的能力上限必须由湿度控制水平来解锁：只有把室内露点稳定压低，辐射表面温度才有下探空间。这也是“先恒湿、后恒温”这一设计次序的物理依据，第17.3节将给出校核方法。

3.4.2 两对主要协同

协同一：温湿度改善 → 主观空气品质提升。 如2.7节所述，较低温、较低湿的空气被感知为更“新鲜”。这意味着恒温恒湿做得好，恒氧的主观评价会随之改善。

协同二：气密性提高 → 恒湿、恒氧、恒洁同时改善。 减少无组织渗透，既降低了不可控的湿负荷，又使新风量真正可控，还减少了室外颗粒物的渗入。围护结构气密性是一项“一改善则三受益”的措施，其性价比在五恒系统中往往高于任何一项设备升级，第15.2节将详述。

3.4.3 系统冲突的分工与优先级

面对上述耦合，本书提出三条原则：

1、解耦优先。 能用独立回路分开控制的，不要合并。THIC 的本质就是温湿解耦。

2、按约束次序设计。 先满足约束最强的指标（通常是湿度与结露），再在其余空间内优化其他指标。

3、在系统层面权衡，不在设备层面硬扛。 噪声问题应顺利获得降低风速与优化流道解决，而不是靠给风机加消声器补救。

3.5 四条主要技术路线

实现“五恒”目标的技术准则只有一个——同时满足“温湿各自精准控制、全热回收新风置换、人体热平衡热舒适”。本节先给出总体谱系，即当前常见的五条技术路线；具体的比较在第9章展开。

实现五恒目标的技术路线不止一条。本节先给出总体谱系，第9章将展开比选。

3.5.1 无论选哪条路线，都要回答五个问题

从功能分解的角度，任何一套五恒系统都必须解决五个子问题：冷热源—输配—显热末端—湿度处理—新风与净化，再加上贯穿其中的控制。各技术路线的差异，本质上是在这五个子问题上作出了不同的技术选择与组合。

3.5.2 辐射空调术语与系统边界

这里先厘清一个术语。辐射空调（radiant air-conditioning）是暖通空调学术界与工程界广泛使用的称法，指辐射供暖供冷末端与独立除湿新风系统组合而成的空调系统——辐射末端承担显热，独立新风承担湿负荷与新风，两者缺一不可。本书第9章的路线一、路线二属于典型的辐射空调；路线三以对流末端为主、辅以地面辐射，属于辐射空调与对流方案的混合，是典型的多末端系统；路线五（多联机 + 全热回收新风）不具备独立的湿度处理能力，不在此列。

3.5.3 五恒主要技术路线

现有做法可归纳为四条主要路线。四条的区别在于两点：一是室内显热（温度）与潜热（湿度）是否彻底解耦——承担显热的，是建筑表面调温（辐射），还是空气调温（对流）；二是新风系统是否具有全热回收，以及置换新风的有效性。

前两条路线完整满足五恒的三条技术准则；后两条路线是否满足，由设计与配置决定。

本书为四条路线取名与定义，便于读者沟通；但路线的正确性、配置的合理性，与名称无关，在于气候适应性、设计内涵与目标呈现。

· 路线一，辐射空调五恒：建筑表面调温 + 新风系统调湿。整体为辐射末端调温，无空气末端调温；全热回收新风，下送顶回置换新风。

· 路线二，绿建全效五恒：地面调温 + 局部对流 + 新风系统。以地面调温承担主要显热，用局部对流补足地面响应慢的短板；新风独立。（本路线创建的前提是：优先实行围护结构的绿建改造，降低冷负荷总需求。）

· 路线三，全空气五恒：全空气系统 + 新风系统 + 地面调温（可选配）。以全空气承担主要显热与湿度，在控制策略上采用“变风量、变风温”以适应负荷变化，实现部分时间温湿度独立控制。

· 路线四，多末端五恒：辐射末端 + 空气末端 + 新风系统。局部空间（静区）采用顶地墙单一或多个辐射末端承担基础显热负荷；部分时间启用空气末端负责快速响应与除湿补位，新风系统应独立设置。

判断后两条路线是否创建，只看两件事：新风系统是否独立设置，送风是否为低温差、低风速的置换方式。“多联机 + 地暖 + 新风”等拼装方案，存在温湿耦合与混合通风，非同一个系统架构，不属于主要技术路线；“类五恒”识别方法见第9.10节。

3.5.4 地面调温的适用场景与能力边界

地面调温在五恒系统中通常是标配。夏季，它辐射供冷时可起冷负荷削峰、改善温度均匀性的辅助作用，一般不计入冷负荷计算值；在无遮挡或低遮挡的条件下（阳光直射的高大空间），可计入冷负荷贡献值。其价值在冬季供暖。

在夏热冬冷地区与温和地区，经冷热负荷计算满足条件时，可以取消地面调温——地面不设辐射盘管，但仍需做保温层。取消后，系统由顶面辐射同时承担夏季供冷与冬季供暖，仍可满足恒温的三个维度要求——时间稳定性、空间均匀性与扰动恢复速度。

3.5.5 顶面辐射供暖的工程意义

在传统的认知里，顶面辐射供暖的作用常被忽视，它具有四个特有作用。这四个作用在任何气候区都创建，并非只在取消地面调温时才显现。但需特别注意顶面表面温度的精准控制，避免造成辐射温度不对称与头部不适。

其一，表面温度调节性强，避免室温过热。 相较地面辐射，顶面辐射供暖的构造层更薄，热惯性小；顺利获得调节水温改变顶面表面温度，其响应速度快，扰动恢复速度因而更快。

其二，无遮挡覆盖，辐射强度更有保障。 地面的地毯、床与家具等都会削弱地面辐射的实际能力，而顶面几乎无遮挡覆盖物。

其三，床上体感如冬日暖阳。 当人体处于床上时，来自顶面的热辐射像冬日里暖阳；而地面辐射受床体遮挡，传热的形式大部分变成了空气热对流。

其四，直接吸收顶部热量积聚。 当室外太阳得热处于峰值、电脑散热或人员集聚时，堆积在顶部的热量可被顶面辐射末端直接吸收，在高大商业空间具有“热回收”节能意义，利于恒温的空间均匀性和时间稳定性。

3.5.6 技术路线适配条件

需要指出的是，路线本身没有优劣，只有适配与否。判断依据是气候区、建筑类型、围护结构性能、层高条件、造价约束与运维能力。第9.9节将给出选型决策树。

3.6 五恒系统的建筑适用条件

这是本书最希望读者记住的一节。五恒系统不是所有建筑都适合安装的。 在不具备前提条件的建筑上强行实施，结果往往是投入巨大而效果不佳，最终损害的是整个技术方向的声誉。

3.6.1 必要前提

前提一：围护结构性能达到基本要求。 包括保温、气密、热桥控制与外窗性能。气密性尤为关键——它直接决定了湿度与新风是否可控。围护结构不达标时，可控负荷的比例下降，系统即使容量充足也难以维持“恒”。具体的最低要求见第15.1节。

前提二：具备安装条件。 辐射末端占用顶面或地面构造厚度，新风管路占用吊顶空间，设备需要机房或设备位。层高不足、无管井、无室外机位的建筑，需要在方案阶段就作出取舍，而不是在施工阶段临时妥协。

前提三：具备持续运维能力。 五恒系统需要定期更换滤材、检测水质、清理冷凝水系统。没有稳定运维安排的项目，其性能会在数年内显著衰减。

前提四：使用模式与系统匹配。 五恒系统的经济性建立在陆续在运行的基础上。长期空置、间歇使用的建筑，其运行策略需要专门设计，否则能耗与效果都不理想。

3.6.2 不宜实施或需降级的情形

· 既有建筑围护结构短板严重且无法同步改造；

· 层高受限，无法容纳末端与风管（可考虑仅做新风与除湿的降级方案）；

· 业主对初投资与运行费的预期与技术现实差距过大；

· 无法建立运维责任主体。

对上述情形，本书的立场是明确的：应当如实告知业主，给出降级方案或建议不做，而不是勉强上马。 第9.10节给出的“伪五恒识别清单”，很大程度上正是这类勉强上马项目的产物。

3.7 五恒之外扩展指标的采用边界

市场上除“五恒”外，还有“六恒”“七恒”乃至更多的提法，新增的项目包括恒智（智能化）、恒净（净水）、恒风、恒光、恒氡等。

本书对此的判断有三点：

其一，指标的数量本身不产生价值。 判断一项指标是否应当纳入体系，标准只有一条：它是否可被定义、可被计算、可被施工、可被调试、可被验证（即第1章的“五个可”）。以此衡量，“恒智”描述的是实现手段而非环境参数，不宜与其他五项并列；“恒净”（生活饮用水）虽然重要，但属于给排水专业范畴，与室内环境的系统边界不同。

其二，扩展应基于工程需要而非营销需要。 例如在氡本底较高的地区，将氡浓度纳入控制指标是有工程依据的；在采光条件特殊的建筑中考虑光环境也是合理的。这类扩展应当在具体项目中按需增加，而不必写入通用体系。

其三，本书取五恒，是因为这五项构成了一个自洽的最小完备集。它们同属室内环境范畴——按建筑环境学的习惯划分，恒温与恒湿合称热湿环境，恒氧与恒洁属空气环境（室内空气品质），恒静属声环境；五项同由一套暖通空调系统承担；彼此存在物理耦合，因而必须协同控制。这三条使它们成为一个系统，而不是一个清单。这一划分也对应本书第4至8章的分章方式。

3.8 资源受限时的指标取舍顺序

工程实践中经常遇到这样的处境：造价、层高、机位、运维能力中有一项或几项受限，无法让五项指标同时达到理想水平。此时需要一个取舍次序。

本书建议的次序如下，其依据是后果的不可逆性与指标之间的依赖关系：

表3-3　资源受限时的取舍次序

这个次序有两个反直觉之处，需要说明。

其一，恒湿被拆成了两半，分居首位与末位。 防结露的部分是硬约束，绝不可让步；而“湿度是否落在最舒适的区间”则是软目标，可以在必要时放宽。把这两件事混为一谈，是很多项目在做取舍时判断失误的原因。

其二，恒洁排在最后，不是因为它不重要，而是因为它最容易事后补救。 住户可以自行购置净化设备并取得可观的改善；而噪声与温度不均匀，住户几乎无法自行改善。取舍的依据不应是“哪一项更重要”，而应是“哪一项事后无法弥补”。

3.9 五恒系统性能分级方法

现行标准体系按分项覆盖，对“五恒系统”整体的分级方法尚未形成统一规定。在标准明确覆盖此项之前，本书建议在合同层面采用如下三级划分，以避免“要么全有、要么全无”的二元表述。

表3-4　五恒系统性能分级建议（舒适等级评价取自 EEH 五恒研究所《五恒设计指标》）

注：（1−PPD）整体热舒适满意度，为对应的 PPD

分级的实际价值有三：

1、给业主一个可比较的框架，避免只能在“是五恒”与“不是五恒”之间选择；

2、给设计一个明确的目标层次，从而可以据此选择技术路线；

3、给“降级”给予体面的表达方式——第15.5节所述的“降低性能承诺”，在有分级体系时不再是一种失败的承认，而是一种正常的产品定位。

需要强调的是，无论哪一级，“不结露”都是共同的底线——它不随等级降低而放宽。其余五项指标不参与分级，各级一律按表3-2 执行；分级只体现在热舒适满意度（1−PPD）、恒温波动与全域温差三项上。1−PPD 低于 80%（即 PPD 高于 20%）不予评级。为便于与国际标准对照，三级对应的 PPD 分别为：A+ 优级 ≤10%、A 良级 ≤15%、B 合格 ≤20%（1−PPD 与 PPD 是同一指标的两种表述，ISO 7730 习惯用 PPD）。本分级为作者建议，与 ISO 7730 的 PMV-PPD 体系不等效，不得直接互换使用。

3.10 五恒与健康建筑评价体系的关系

3.10.1 两者的定位差异

表3-5　五恒系统与健康建筑评价的比较

最重要的差异在判定方式：五恒是“全部满足”，评价体系是“累计得分”。这意味着一栋在评价中得分很高的建筑，其中某一户的某一项指标仍可能不达标——因为评分体系允许用其他项的高分来弥补。

3.10.2 五恒与健康建筑评价的配合方法

尽管定位不同，二者在工程中可以互相支持：

· 评价体系为五恒给予指标框架与实测方法，可直接借用于合同约定与性能验收；

· 五恒系统为评价体系中的“室内环境质量”部分给予技术手段，是取得高分的有效途径；

· 但评价结论不能替代性能验收——这是必须向业主说明的一点。

一个实用的建议：若项目同时申报健康建筑评价，应把评价的实测要求与五恒的性能验收合并进行，既节省成本，也使两套数据一致。

本章小结

1. 五恒系统必须同时满足五项参数受控、统一架构与协同控制、持续维持和稳定性要求，设备齐全不等于系统创建。

2. 工程指标必须同时说明被控量、目标值、测量条件、空间范围和判定方法；只给一个数值不能用于验收。

3. 恒温以操作温度为主要评价量，恒湿同时关注相对湿度、含湿量和露点，恒氧以新风量和 CO₂ 表征，恒洁与恒静还需约定工况和增量条件。

4. “恒”包括时间稳定性、空间均匀性和扰动恢复速度。系统设计应先满足湿度与防结露等硬约束，再协调新风、净化、噪声和能耗。

5. 围护结构、安装空间、持续运维和使用模式是实施五恒系统的基本前提；条件不足时应降低承诺、调整路线或不实施。

思考题

3-1 将“本项目实现恒温，室温稳定在 26 ℃”改写为一条可验证的性能条款。

3-2 为什么不能只用平均值描述“恒”？设计一个平均值达标但体验较差的反例。

3-3 某既有住宅外窗和保温性能较差，业主希望加装五恒系统。请提出两种可选方案，并说明效果边界和主要风险。