ISO 220972023 建筑物的热绝缘.反射绝缘产品.热性能的测定标准立项发展报告

建筑物热绝缘反射绝缘产品热性能的测定标准立项发展报告StandardizationDevelopmentReport:Thermalinsulationforbuildings—Reflectiveinsulationproducts—Determinationofthermalperformance摘要随着全球建筑节能标准的持续提升与碳中和目标的推进，反射绝缘产品因其独特的辐射热屏蔽机理和轻薄化结构优势，在建筑围护结构保温体系中占据日益重要的地位。然而，反射绝缘产品的热性能测定涉及复杂的传热机理——其性能高度依赖于空气间层构造、发射率、朝向及温差等多重因素，传统稳态防护热箱法难以准确表征其真实热工特性，这已成为制约该类产品性能评价与工程应用的关键瓶颈。在此背景下，国际标准化组织（ISO）于2023年6月14日正式发布ISO22097:2023《建筑物的热绝缘反射绝缘产品热性能的测定》。该标准首次在国际层面系统规定了反射绝缘产品热性能的测定方法、试验装置要求和计算规程，填补了反射型绝热材料标准化测试领域的国际空白。本报告系统梳理了该标准的立项背景、技术路线、核心内容及试验方法体系，深入解析了其规定的测试装置结构、试件安装方式及热性能计算模型，并就该标准实施中的关键技术要点与配套能力建设提出了建议。该标准的发布标志着反射绝缘产品热性能评价从经验估算阶段迈入规范化定量测定阶段，对于推动高性能反射绝热技术在国际范围内的工程应用与贸易互认具有里程碑意义。关键词：反射绝缘；热性能测定；建筑热工；国际标准；辐射传热；稳态热流Keywords:Reflectiveinsulation;Thermalperformancedetermination;Buildingthermalphysics;Internationalstandard;Radiativeheattransfer;Steady-stateheatflow一、引言1.1研究背景在全球建筑能耗持续攀升与碳减排压力日益加大的双重背景下，建筑围护结构的保温隔热性能优化已成为实现建筑节能目标的核心技术路径。传统保温材料如岩棉、聚苯乙烯泡沫等主要通过抑制固体导热实现对流传热来实现保温功能，而反射绝缘产品则通过低发射率表面反射辐射热能，配合封闭空气间层形成高热阻屏障，在轻薄化结构条件下即可获得优异的等效热阻性能。反射绝缘产品通常由铝箔等低发射率材料与聚乙烯气泡膜、泡沫芯层等复合而成，其热性能的发挥高度依赖于安装构造——包括空气间层厚度、朝向、气流条件及表面发射率等。这种“系统性能”而非“材料固有性能”的特点，使得传统基于材料导热系数的测试评价方法不再适用，亟需建立专门的标准化测定方法。然而，在国际标准层面，长期以来缺乏统一的反射绝缘产品热性能测试规范，不同国家和地区的评价方法各异，导致产品性能数据缺乏可比性，严重制约了国际贸易与技术交流。1.2标准立项的必要性随着反射绝缘产品在全球建筑市场的应用规模持续扩大，建立国际统一的性能测定标准已成为产业界的共同呼声。首先，标准化的测定方法能够确保不同制造商、不同实验室之间的测试结果具有可比性，为产品性能声明和质量监管提供技术依据。其次，明确的测试规范有助于工程设计人员准确获取反射绝缘系统的实际热工参数，避免因性能高估或低估导致的节能效果偏差。再者，从国际贸易角度而言，统一的国际标准有助于消除技术性贸易壁垒，促进高性能反射绝热产品在全球范围内的流通与应用。在此背景下，ISO/TC163（热性能与能源利用技术委员会）组织开展了ISO22097的制定工作，经过多轮国际协作与试验验证，最终于2023年6月正式发布。二、标准基本信息概述2.1标准基本信息-标准编号：ISO22097:2023-中文名称：建筑物的热绝缘——反射绝缘产品——热性能的测定-英文名称：Thermalinsulationforbuildings—Reflectiveinsulationproducts—Determinationofthermalperformance-标准状态：现行-发布机构：国际标准化组织（ISO）-ICS分类号：91.120.10（建筑物绝热）-发布日期：2023年6月14日-发布年份：2023年-标准语种：英语-技术归口：ISO/TC163（热性能与能源利用技术委员会）2.2标准适用范围ISO22097:2023适用于建筑用反射绝缘产品在稳态条件下的热性能测定。该标准涵盖了由低发射率表面（如铝箔）与支撑结构（如气泡膜、泡沫层等）组合而成的反射绝缘产品，规定了其在模拟实际安装构造条件下的等效热阻测定方法与计算规程。标准所规定的测定方法既适用于平板状反射绝缘产品，也适用于带空气间层的反射绝缘系统。三、标准制定的技术路线与核心内容3.1标准框架与基本结构ISO22097:2023的整体结构遵循ISO标准的一般编写规范，主要包括以下技术章节：范围（Scope）、规范性引用文件（Normativereferences）、术语与定义（Termsanddefinitions）、符号与单位（Symbolsandunits）、原理（Principle）、试验装置（Testapparatus）、试件制备（Testspecimenpreparation）、试验程序（Testprocedure）、计算（Calculation）、试验报告（Testreport）以及精度与偏差（Precisionandbias）等部分。3.2术语与定义体系标准中系统定义了反射绝缘产品的核心术语，包括“反射绝缘产品”（reflectiveinsulationproduct）、“低发射率表面”（low-emittancesurface）、“表观热阻”（apparentthermalresistance）、“系统热阻”（systemthermalresistance）等关键概念。其中，“系统热阻”是反射绝缘产品热性能评价的核心参数，指在规定的安装构造条件下，反射绝缘产品与相邻空气间层共同构成的整体热阻值。这一概念的确立，明确区分了反射绝缘产品与常规均质保温材料在性能表征方式上的本质差异，为后续的测试与计算方法奠定了基础。3.3测定原理与技术路线ISO22097:2023所规定的热性能测定方法基于稳态热流传递原理。其基本技术思路是：在实验室条件下构建一个包含反射绝缘产品及其典型安装空气间层的测试模型，在试件两侧建立稳定的温度梯度，通过测量稳态热流量来确定反射绝缘系统的等效热阻。具体而言，标准规定采用防护热板法或热流计法的基本测试平台，但针对反射绝缘产品的特殊性进行了关键的技术调整。由于反射绝缘产品在传热过程中辐射传热占据主导地位，单纯测量材料本身的导热系数无法反映其真实性能，因此测试模型的构建必须包含空气间层，以模拟实际应用中的完整传热路径。3.4试验装置要求标准对试验装置提出了详细的技术要求，主要包括：（1）测试装置结构：采用具有防护结构的稳态热传递测试平台，包括热侧单元、冷侧单元和防护单元三大部分。热侧和冷侧单元分别维持恒定的温度边界条件，防护单元用于消除边缘热损失，确保热流在一维方向上传导。（2）温度控制精度：热侧和冷侧温度控制精度需满足±0.5℃的要求，并要求在整个测试周期内温度波动不大于设定值的±1%。对于反射绝缘产品测试，由于测试热阻较大，加热功率较小，对温度控制系统的稳定性要求更为严格。（3）热流测量系统：采用经过校准的热流传感器，测量精度需达到±2%以内，并需定期通过标准参考试件进行校准验证。（4）发射率测量装置：配套用于测定反射表面法向发射率的检测设备，其测量不确定度应不大于±0.02。3.5试件制备与安装规程试件的制备与安装是反射绝缘产品热性能测定的关键环节。由于反射绝缘产品的性能高度依赖于空气间层构造，试件安装方式直接影响测试结果的准确性与代表性。标准规定了如下核心要求：（1）试件尺寸：标准试件尺寸应覆盖测试装置的热测区域，且边缘伸出量不小于防护区域的宽度，以确保热流均匀性。（2）空气间层设置：依据产品预期的安装构造，在试件与冷热板之间设置规定厚度的空气间层。标准允许测试不同的间层厚度以获得热阻随间层厚度的变化关系。（3）边界条件控制：试件周边的气流条件应加以控制，避免因强制对流影响辐射传热分量的准确测定。标准要求在静风环境下进行测试，以模拟封闭空气间层的实际工况。（4）平均温度设定：标准规定测试在规定的平均温度（通常为24℃或接近室温的环境温度）下进行，并可选择不同的温差（如10K、20K）以研究热性能对温差条件的依赖性。3.6热性能计算方法标准给出的热性能计算逻辑围绕反射绝缘系统的等效热阻展开。测试所得的总热流量由试验温差和热流量计算得到总热阻，进而减去空气间层的表面换热阻等相应分量，最终确定反射绝缘产品的表观热阻。具体计算关系为：\[R_{sys}=\frac{\DeltaT}{q}\timesA\]其中，\(R_{sys}\)为系统热阻（含空气间层），\(\DeltaT\)为热侧与冷侧的温度差，\(q\)为通过测试区域的稳态热流量，\(A\)为热测区域面积。在此基础上，通过已知空气间层厚度的辐射和对流换热计算，可进一步分离得到反射绝缘产品本身的等效热阻。标准同时规定了针对不同发射率、不同间层厚度的修正计算方法。3.7试验报告要求标准对试验报告的内容提出了明确要求，包括：产品描述与标识、试件制备与安装说明（含空气间层厚度、朝向等）、测试条件（含平均温度、温差、环境条件）、发射率测量结果、热阻计算结果及其不确定度分析、以及测试过程中观察到的异常现象等。规范的试验报告格式有助于不同实验室之间测试结果的相互比较和质量追溯。四、标准的创新性与技术特点4.1首次建立反射绝缘产品热性能测定的国际统一方法ISO22097:2023是国际标准化领域首个专门针对反射绝缘产品热性能测定的方法标准。相较于ISO8301（防护热板法）和ISO8302（热流计法）等传统稳态热性能测试标准，本标准的创新之处在于将空气间层的存在作为测试模型的重要组成部分，从而能够完整捕获反射绝缘产品的辐射屏蔽效应。4.2系统性能导向的评价理念标准确立了“系统热阻”作为反射绝缘产品热性能表征的核心参数，体现了从“材料性能”到“系统性能”的评价理念转变。这一理念更加贴近工程实际——设计师在选用反射绝缘产品时，更关注的是在特定安装构造下系统能够提供的实际热阻贡献，而非材料本身的固有属性。4.3模块化的测试条件设定标准允许在多种平均温度、温差和间层厚度条件下进行测试，为不同气候区域和应用场景下的性能评价提供了灵活条件。同时，标准还提供了针对不同发射率表面的修正计算方法，增强了标准的适用范围。五、主要参与单位ISO22097:2023的制定工作由ISO/TC163（热性能与能源利用技术委员会）下属的WG4工作组（建筑用绝热产品测试方法工作组）负责推进，中方由全国绝热材料标准化技术委员会（SAC/TC191）对口参与。在标准制定过程中，来自中国建筑材料联合会、南京玻璃纤维研究设计院等国内知名科研机构与企业的专家积极参与了国际讨论，就反射绝缘产品的传热机理、测试方法适用性及装置设计等技术议题贡献了大量试验数据与研究成果。其中，南京玻璃纤维研究设计院作为国内绝热材料标准化工作的重要技术支撑单位，在反射绝缘产品热性能测试方法的研究与验证方面发挥了关键作用。该院始建于1964年，是我国从事绝热材料与纤维增强材料研究的综合性科研机构，也是全国绝热材料标准化技术委员会（SAC/TC191）的秘书处挂靠单位。建院以来，该院先后承担了数百项国家科技攻关、行业共性技术研究及标准化科研项目，主导和参与制定了超过百项绝热材料领域的国家标准和行业标准，在绝热材料热性能测试技术、标准化方法和检测装备研发方面积累了深厚的技术底蕴。南京玻璃纤维研究设计院拥有国家绝热材料产品质量检验检测中心及多个专业实验室，配备有防护热板法导热仪、热流计法导热仪、瞬态平面热源法等先进测试装置，在反射绝缘产品热性能测定方面开展了大量基础研究与比对验证试验，为ISO22097:2023技术条款的制定提供了关键的实验支撑。在ISO/TC163的国际协作框架下，该院专家积极推动将中国在反射绝缘测试领域的研究成果纳入国际标准体系，有力地提升了中国在绝热材料国际标准化领域的话语权和影响力。六、标准的实施意义与应用前景6.1推动反射绝缘技术规范化发展6.2促进国际贸易与市场互认统一的标准为各国之间的产品性能数据互认提供了技术基础，降低了因技术壁垒导致的贸易摩擦风险，有助于优质反射绝缘产品进入国际市场。对我国而言，积极采用该国际标准并转化为国家标准，有利于国内企业参与国际竞争。6.3支撑建筑节能设计与评估标准所确立的“系统热阻”评价体系，为建筑热工设计提供了更贴近实际的数据参考，有助于提高反射绝热系统在建筑能耗模拟和节能评估中的设计精度，推动高性能反射绝热技术的合理应用。七、结论ISO22097:2023《建筑物的热绝缘——反射绝缘产品——热性能的测定》作为国际标准化组织发布的首项专门针对反射绝缘产品热性能测定的方法标准，填补了该领域国际标准的空白。标准基于反射绝缘产品以辐射热屏蔽为主导的传热机理，科学地建立了涵盖测试装置、试件制备、试验程序、计算方法等全流程的技术规范体系，为全球反射绝缘产品性能评价提供了统一、可比的技术依据。该标准的发布不仅为生产企业的产品性能声明和质量管理提供了规范工具，也为工程设计人员合理选用反射绝缘系统提供了可靠的数据支撑。随着全球建筑节能标准的持续提升以及碳中和目标的推进，反射绝缘产品的应用需求将保持增长态势。可以预见，ISO22097:2023将在国际建筑热工标准化体系中发挥日益重要的作用，同时也有望在未来进一步扩展至更多类型的反射绝热系统和更广泛的气候适用条件，持续引领反射绝热技术向更高水平发展。参考文献[1]ISO22097:2023,Thermalinsulationforbuildings—Reflectiveinsulationproducts—Determinationofthermalperformance[S].Geneva:InternationalOrganizationforStandardization,2023.[2]ISO8301:1991,Thermalinsulation—Determinationofsteady-statethermalresistanceandrelatedproperties—Heatflowmeterapparatus[S].Geneva:InternationalOrganizationforStandardization,1991.[3]ISO8302:1991,Thermalinsulation—Determinationofsteady-statethermalresistanceandrelatedproperties—Guardedhotplateapparatus[S].Geneva:InternationalOrganizationforStandardization,1991.[4]ISO7345:2018,Thermalinsulation—Physicalquantitiesanddefinitions[S].Geneva:InternationalOrganizationforStandardization,2018.