國內外設備及管道絕熱標準對比與分析

Comparison and Analysis of Domestic and Foreign Standards for Thermal Insulation of Equipment and Pipes

HAO Yunan

（Institute of Technical Supervision and Research for Building Materials Industry of China）

Abstract：The thermal insulationof equipment and pipes playsacrucialrole in ensuring safeand stable operation，meeting process requirements，reducing heat （orcold）los，conservingenergy，andimproving economicefiency.There arestadards forthe design，construction，inspection，testing，and evaluationofequipmentand pipelineinsulationathomeandabroad.This papercompares British，Russan，Japanese and Chinesestandardsintermsofscope，insulationtypes，materialrequirements， insulationthicknesscalculation，andconstructionrequrements.Itanalyzesthedierences intechnicalrequirementsbetween Chinese and foreign standards and their underlying reasons，witha particular focus onthe allwable maximum heatlossAs a keyindicatorforevaluatinginsulatioefectivenessthealowable maximumheatlossisof greatsgnificance inachieving enrgy conservationandcarbonreductiongoals for equipmentand pipelines.Throughanalysis，thispaperaims toprovide insights for thedevelopmentofrelevanttandardsandpolicies，therebycontributing totherealizationofthecarbonpeakandneutralitygoals. Keywords： equipment and pipes; thermal insulation; standards comparison and analysis

0 引言

建筑中，大部分設備及管道都需要進行絕熱處理，絕熱效果關乎工藝安全穩定運行又對節能效果有重要影響。因此，國內外均制定了相關標準規范設備及管道廣泛存在于我國工業領域和民用材料選用、絕熱設計、絕熱施工等環節，以保障絕熱效果。我國現行設備及管道絕熱標準中，GB/T4272《設備及管道絕熱技術導則》是設備及管道絕熱領域的重要基礎標準，規定了設備管道絕熱的基礎通用要求，包括絕熱設計、絕熱厚度計算，材料的選擇和性能要求、絕熱結構的設計和施工、驗收等與全流程內容。該標準被國內60余項國家、行業、地方和團體標準所引用，尤其是標準給出的允許最大散熱損失量被引用最多，是最重要的一項技術指標，對絕熱工程的設計和其節能效果評價有重要影響。

國外與設備及管道絕熱相關標準較多，本文選擇其中5項涉及絕熱工程多流程內容并明確給出允許最大散熱損失量的標準進行對比，包括歐洲標準BS 5422：2023《Thermal insulatingmaterialsforpipes，tanks，vessels，ductworkandequipment operating within the temperature range-40^°C to +700^°C ——Method for specifying》、BS 5970：2012《Thermal insulation of pipework，ductwork，associated equipment and other industrialinstallations in the temperature range of - 100^°C to +870^°C-Code ofpractice》、日本標準JISA9501：2019《保溫保冷工程施工規范》、俄羅斯標準CII61.13330.2012（CHnII 41—03—2003）《設備和管道的隔熱設計》。下文將就標準范圍、絕熱類型、絕熱材料、絕熱設計、允許最大散熱損失量等方面分析國內外標準技術要求的差異，希望為相關從業人員進行國內外工程設計、施工、驗收或效果評價提供幫助。

1 標準范圍

隨著絕熱材料質量提升和新材料、新結構在工程的應用推廣，絕熱工程溫度范圍擴大，國內外相關標準、規范適用的絕熱工程的溫度范圍均已體現該變化（見表1），調整了標準適用的設備、管道的溫度范圍。其中，國內標準的“設備”即指各類反應設備也包括儲罐、容器等儲存設備，國外標準中通常分開列示。

表1中還列示了國內外標準不適用的范圍，多數標準明確提及不包括建筑結構或冷庫的絕熱，建筑和冷庫的絕熱主要針對其外圍護結構，與設備及管道絕熱在設計上差異較大。國內標準中均明確不適用核能、航空航天系統中有特殊要求的設備和管道，主要考慮工藝的特殊要求和該類應用中對安全的特殊要求。

2 絕熱類型

絕熱類型影響絕熱材料的選用、絕熱厚度計算、絕熱結構設計等，國內外標準中均明確對絕熱工程進行分類，其中保溫、保冷是最常見的兩大類。隨著工藝要求的提高和對人員安全重視程度的提升，國內外標準和工程設計文件中均將人身防護、隔聲、防火等的工況要求單獨作為一種絕熱類型。經過梳理，目前常見的絕熱類型見圖1。

其他性能要求需符合標準列示的材料標準。

CII61.13330.2012和BS5970：2012均列表給出了巖棉、玻璃棉、泡沫玻璃、膨脹珍珠巖等多種材料的密度、推薦使用溫度和其給種材料應符合的標準，CII61.13330.2012還給出了不同溫度下的導熱系數或導熱系數方程。

GB/T4272作為技術通則，未列示各類材料性能要求，僅規定了平均溫度為 70% 的保溫材料的導熱系數和密度以及 25°C 的保冷材料的導熱系數和密度。由于其他標準中尚未給出氣凝膠絕熱制品的導熱系數方程，現行的2024版基于新材料推廣應用的考慮，在附錄A中給出了導熱系數方程，起到引導行業的作用。常見的絕熱材料的主要性能指標已在國內絕熱設計主要執行的GB50264《工業設備及管道絕熱工程設計規范》2中給出。

此外，針對絕熱材料的選用，國內外標準均提及了腐蝕性和耐腐蝕性、燃燒性能、材料壽命、高溫變形、對安裝的影響等考慮因素。

3 絕熱材料

根據JISA95001，日本絕熱工程中使用的絕熱材料分為三大類：人造纖維礦物纖維保溫材料、無機多孔保溫材料和發泡塑料類，標準中給出了每類材料的密度、推薦使用溫度、導熱系數及其方程，

4絕熱設計

對比國內外標準采用的絕熱厚度計算原則與方法，除CII61.13330.2012外，其他標準均明確以“經濟厚度”作為保溫和保冷設計的基本原則，當無法采用經濟厚度法，或其設計厚度不滿足各標準規定的最大允許散熱損失量時，應以規定的最大允許散熱損失量進行設計計算，有其他工藝工況要求的，例如，規定了表面溫度、溫度降等，根據給定的設計條件進行絕熱設計計算。在GB/T4272中已將降噪隔聲作為一類設計要求寫入了標準，具體的計算原則在同系列標準GB/T8175《設備及管道絕熱設計導則》（已完成修訂工作）的最新版本中將給出。

在絕熱設計中，最為核心的是絕熱厚度的計算，對比國內外標準的厚度計算公式，遵循的原理相同，基本沒有差異。但在公式各參數的取值上不同標準由于氣象條件、絕熱材料性能等的不同，有一定差異。例如環境溫度的取值，GB50264的附錄C中給出了國內主要城市的氣象參數，在JISA9501的附錄中，假設環境溫度為 20% 進行了厚度計算。

環境溫度的取值還影響另一個重要的參數一一換熱系數的計算，該參數計算方式在各標準中也不一樣，且我國各標準中對該系數的計算公式也有一定的差異。兩項BS標準和修訂后的GB/T8175均采用ISO 12241^[3] 的計算方法，JISA9501和GB50264中，雖然計算公式與IS012241不同，但原理基本一致，由于換熱系數計算都是使用經驗公式，為了比較不同換熱系數對厚度和熱損值的影響，進行了模擬測算，假設其他計算參數相同，當換熱系數為12W/ χ_m²?K） 、23W/ χ_m²?K） 和35W/ （m²?K） 時，采用經濟厚度法計算的絕熱厚度和以厚度反算的散熱損失量結果見表2和表3，以換熱系數為 12W/（m²?K） 時的計算值作為基準，可以看出無論采用那種方法，僅換熱系數不同，不會產生較大影響。

CII61.13330.2012中基于俄羅斯歐洲部分的氣候條件，分為室內室外、水平管道和垂直管道、設備和平壁幾類，以表格的形式直接給出了換熱系數的取值。

5允許最大散熱損失值

熱價、投資分攤率等參數。由于我國絕熱材料種類、品牌、地區等因素對材料價格的影響較大，施工價格的波動也較大，絕熱結構造價難以統一計算口徑。我國能源價格也“因省而異”，電、煤、天然氣、蒸汽等能源的價格也相差較大。例如，電價經濟厚度法計算中，需要絕熱結構單位造價、與實際用電量有關，且與各地不同的補貼或優惠政策有關。在工程中，熱價還隨行業的不同而不同。若涉及能源的再利用，則導致核算出的熱價偏低。故標準無法給出一個統一的、行業認可的計算口徑，經濟厚度法缺失必要的計算條件。此種情況下，保溫多使用允許最大散熱損失量進行厚度計算。BS標準按照ISO12241的計算方法，給出了不同情況下，不同管徑的允許最大散熱損失值，但其最大管徑僅到 273mm ，與其他標準對比性較差，所以下文主要對比我國、日本、俄羅斯標準給出的允許最大散熱損失量。

日本工程中材料種類較少，且規定了統一的熱價，材料價格、施工價格等也較為統一，故JISA9501的附錄中，給出了各類絕熱材料的經濟厚度和以該厚度計算的允許最大散熱損失值。

CII61.13330.2012中則基于俄羅斯歐洲部分的氣候條件，根據管道的敷設方式、年運行時間的不同給出了11個工況條件下的允許最大散熱損失值。同時還給出了多種系數，例如，區域系數、土壤條件系數等，用來協調因各類因素導致的設計差異。

GB/T4272中區分常年運行和季節運行，給出了全國統一的允許最大散熱損失量。主要由于我國各類材料價格差異較大，熱價也無法參照日本統一要求，加上我國幅員遼闊，跨越多種氣候帶，氣象參數無法統一取值，因此不能按照不同材料給出不同管徑的允許最大散熱損失量4。GB/T4272作為技術通則也不適宜參考俄羅斯工程規范給出各類調整系數。

以巖棉板為例，分別計算平面和管道的保溫厚度，不同介質溫度，不同管徑的保溫厚度和平面的比值見表4。相同溫度下，平壁的保溫厚度大于圓筒的保溫厚度，故僅給出平面的允許最大散熱損失值是可行的，該控制值在圓筒面計算中求出的保溫厚度是安全的。

JISA9501中，巖棉、硅酸鋁兩種材料與我國工程使用的兩種材料的性能較為接近，因此將兩種材料的允許最大散熱損失量納人比較范圍。CII61.13330.2012中以露天敷設的、常年運行的允許最大散熱損失量作為比較對象，上述兩個標準與GB/T4272現行版本指標值和舊版2008版指標值的對比見圖2。

6 其他差異

GB/T4272作為國內第一個設備及管道絕熱標準涵蓋了多環節全流程的要求，除上述主要要求外，還規定了施工、驗收、測試評價、運營維護和安全等要求。BS5970中的內容與GB/T4272接近，包括絕熱工程施工、驗收、運營維護和安全等內容，但不含測試評價；JISA9501較GB/T4272和BS5970給出了更為詳細的施工要求并附相應的圖示，其他內容并未提及。CII61.13330.2012主要用于絕熱設計，不包括上述內容。

7結語

隨著國家節能減排、綠色環保、工程安全等要求不斷提高和質量提升工作的開展，在目前工程情況趨于復雜化和多樣化的現狀下，除保溫、保冷外，防火絕熱、隔聲絕熱等多重工況要求使得絕熱設計考慮因素增多，我國標準陸續開始修訂，GB/T4272已于2024年完成修訂工作，自2025年4月1日起實施，其同系列標準GB/T8175和另一項GB/T8174《設備及管道絕熱效果的測試與評價》也于2025年4月完成修訂工作，GB50264將于2026年完成修訂工作。BS5422也在2023年發布了更新版本。GB/T4272與其他國外標準相比，在適用范圍、絕熱材料要求、設計原則、計算方法上基本一致，但GB/T4272結合工程實際中不同工況的絕熱設計要求，提出了防火、隔聲、耐腐蝕等新的絕熱類型的原則性要求；涵蓋了施工驗收、絕熱效果測試等內容；給出了全國統一的允許最大散熱損失量要求，是國內外首個覆蓋絕熱工程全流程、多環節的標準，具有國際先進性。

參考文獻

[1] 設備及管道絕熱技術通則：GB/T4272—2024[S].

[2] 工業設備及管道絕熱工程設計規范：GB50264—2013[S].

[3] ISO 12241：2022.Thermal insulation for building

equipmentand industrial installations-Calculationrules[S].

[4]吳壽勇，胡先林，郝雨楠，等.設備及管道絕熱設計允許最大散熱損失量的研究[J].化工設計，2024，34（1）：14-17.