ISO 219222021 制冷系统和热泵阀门要求、试验和标记标准立项发展报告

制冷系统和热泵阀门要求、试验和标记标准立项发展报告StandardizationDevelopmentReport:RefrigeratingSystemsandHeatPumps—Valves—Requirements,TestingandMarking摘要关键词：制冷系统；热泵；阀门；国际标准；试验方法；产品标记；标准化Keywords:Refrigeratingsystems;Heatpumps;Valves;Internationalstandards;Testingmethods;Productmarking;Standardization一、引言1.1立项背景与研究意义制冷系统和热泵广泛应用于建筑暖通空调、冷链物流、工业制程冷却及新能源热管理等领域，是实现热量转移与温度控制的关键设备。阀门作为制冷系统中的控制与安全执行元件，承担着截断、调节、节流、止回及安全泄放等重要功能，其性能优劣直接影响系统运行的安全性、能效水平和使用寿命。然而，长期以来，制冷阀门的国际标准体系存在明显空白——各制造国依赖于本国或区域性标准组织制定的技术规范，导致产品质量水平参差不齐，国际贸易壁垒日益凸显。与此同时，全球应对气候变化的紧迫需求推动制冷剂加速迭代，低GWP（全球增温潜势）制冷剂、天然工质（如CO₂、氨、丙烷）的应用比例持续上升。新型制冷剂在压力、温度及化学相容性等方面对阀门提出了更为严苛的要求，原有的产品标准和试验方法已难以全面覆盖新应用场景下的技术需求。在此背景下，制定统一的国际标准，明确阀门的材料选型、设计要求、试验方法及标记规则，成为国际制冷行业的共识。1.2标准基本信息ISO21922:2021《制冷系统和热泵阀门要求、试验和标记》（Refrigeratingsystemsandheatpumps—Valves—Requirements,testingandmarking）由国际标准化组织（ISO）于2021年8月31日正式发布。该标准的产品分类号为“热泵”，采用英文编写，标准状态为现行有效。其技术内容涵盖了制冷系统和热泵用各类阀门的设计、制造、试验和标记全流程要求，适用于新建系统阀门选型和在用系统阀门更换评估，是当前制冷阀门领域最具权威性的国际技术规范之一。二、标准编制背景与立项过程2.1国际标准化组织及技术委员会架构国际标准化组织（InternationalOrganizationforStandardization,ISO）成立于1947年，是全球最大、最具权威性的非政府性国际标准化机构，现有成员涵盖全球160余个国家标准机构。ISO下设众多技术委员会（TechnicalCommittee,TC），负责各专业领域国际标准的制定与维护。ISO21922:2021由ISO/TC86“制冷和空气调节技术委员会”（Refrigerationandair-conditioning）负责制定，具体由SC4“制冷系统安全与环境”分技术委员会（SubcommitteeSC4,Safetyandenvironmentalaspectsofrefrigerationsystems）归口管理。该分技术委员会长期致力于制冷系统安全、性能、环境兼容性等关键议题的国际标准化工作。2.2立项动因与前期研究ISO21922:2021的立项动因可归纳为以下三个方面：第一，国际制冷阀门标准碎片化严重。在ISO21922发布之前，制冷阀门的主要技术标准分散于各国或区域性标准体系中。例如，欧洲依靠EN标准系列、美国依靠ASME和AHRI标准、中国依靠GB/T和JB系列标准等，不同标准体系在阀门压力-温度额定值、密封试验方法、材料要求等核心技术指标上存在显著差异，给跨国贸易和系统集成带来了较大障碍。第二，新型制冷剂应用催生新需求。随着《蒙特利尔议定书》基加利修正案的生效实施，HFCs制冷剂的削减进程加速推进，CO₂（R-744）、氨（R-717）、丙烷（R-290）等自然工质以及HFOs类低GWP制冷剂的应用日益广泛。其中，跨临界CO₂系统的运行压力可达120bar以上，远超传统制冷系统的工作压力范围，对阀门产品的承压能力、密封可靠性和材料适应性提出了全新的技术要求。第三，工业界对统一试验方法的迫切需求。制冷阀门制造商在全球范围内销售产品时，面临不同市场要求重复试验、重复认证的问题，增加了产品研发成本和市场准入时间。建立统一的试验方法和性能评价体系，有助于降低贸易成本、促进公平竞争。2.3编制历程与参与力量ISO21922:2021的编制工作自2017年正式启动，经历了新工作项目提案（NWIP）、工作草案（WD）、委员会草案（CD）、国际标准草案（DIS）和最终国际标准草案（FDIS）等阶段，历时四年完成，于2021年正式发布。编制过程中，来自德国、中国、美国、日本、法国、意大利、丹麦等主要制冷设备制造国的专家深入参与，涵盖了阀门制造企业、系统集成商、检测认证机构和科研院校等多方利益相关方。其中，德国工业界在制冷阀门领域技术积累深厚，对标准的技术内容形成贡献尤为突出；中国也深度参与了标准的制定工作，反映了中国制冷空调行业在国际标准化舞台上的持续影响力。三、标准主要内容解析ISO21922:2021作为制冷阀门领域的核心标准，规定了阀门在设计、材料、制造、试验和标记等方面的系统要求，其适用范围明确界定为制冷系统和热泵中使用的各类阀门。该标准建立了一套完整的阀门分类体系，涵盖截止阀、球阀、蝶阀、止回阀、节流阀、安全阀等主要阀门类型，并对每类阀门规定了差异化的技术要求。3.1术语与定义标准对制冷系统和热泵用阀门所涉及的核心术语进行了明确界定，包括“阀门”（valve）、“公称尺寸”（DN,nominalsize）、“公称压力”（PN,nominalpressure）、“最大允许工作压力”（PS,maximumallowableworkingpressure）、“最大允许工作温度”（TS,maximumallowableworkingtemperature）等关键概念。此外，标准还针对制冷系统中阀门的特殊功能定位，定义了“关闭密封性”（closuretightness）、“阀座泄漏率”（seatleakagerate）、“外漏”（externalleakage）等技术术语，为避免因术语含义不一致导致的国际贸易纠纷和工程应用歧义提供了共同语言基础。3.2材料要求制冷阀门所接触的介质为各类制冷剂及载冷剂，其化学性质差异大、温度和压力范围宽，标准对阀门材料选择提出了系统性要求。标准要求阀门材料与所接触的制冷剂、润滑油及载冷剂具有良好的化学相容性，并明确规定了材料在不同温度条件下的力学性能要求，包括抗拉强度、屈服强度、冲击韧性和蠕变特性等。对于与制冷剂直接接触的弹性密封材料（如O型圈、密封垫片），标准特别强调了其在制冷剂中的溶胀率、硬度和压缩永久变形等指标的控制要求。同时，标准对低温工况下材料韧性的特殊规定，为氨制冷系统等低温应用场景下的阀门选材提供了技术法规依据。3.3设计要求在阀门设计层面，ISO21922:2021规定了阀门的压力-温度额定值确定方法、结构设计准则、密封结构设计要求以及操作力矩（或操作力）要求。标准要求阀门的设计应使压力边界完整性（pressureboundaryintegrity）在预期使用寿命内得到充分保障，且阀杆密封结构应具备可调节或可更换的功能，以满足长期运行中的维护需求。值得关注的是，标准对阀门在极端工况下的安全裕度提出了量化要求，确保阀门在设计压力之外具备承受异常工况的能力。3.4试验方法试验方法的规范是ISO21922:2021的核心贡献之一。标准系统规定了阀门的型式试验（typetest）和出厂试验（routinetest）项目、方法和合格判据。主要试验项目包括：-壳体强度试验：验证阀门承压部件在规定试验压力下无渗漏和结构损伤；-密封性能试验：包括高压侧密封试验和低压侧密封试验，分别检验阀门在关闭状态下的密封能力；-阀座泄漏试验：以空气或惰性气体为试验介质，测量阀门在规定压差下的泄漏量；-操作性能试验：验证阀门在全开至全关行程中的操作灵活性、操作力矩及其稳定性；-耐用性试验：模拟阀门在长期往复操作条件下的密封性能和操作特性的维持能力；-低温/高温试验：验证阀门在极端温度条件下的密封性能和操作性能。对于使用A3类可燃制冷剂（如丙烷、异丁烷）的系统，标准还引入了气密性试验的特殊要求，以确保潜在可燃制冷剂的泄漏风险得到有效控制。3.5标记要求ISO21922:2021对阀门的标记进行了明确规定，要求在阀体上清晰、持久地标注以下信息：制造厂名称或商标、产品型号、公称尺寸（DN）、公称压力（PN）或压力等级（Class）、允许工作温度范围、制冷剂兼容性信息、制造批号或序列号以及流向标识（如适用）。标准强调标记应具备耐腐蚀性和抗磨损性，且不得因标记行为削弱阀门承压部件的结构强度。规范的标记要求为阀门产品的追溯管理和在役检查提供了技术基础。3.6标准附录ISO21922:2021设有若干资料性附录，提供了制冷系统阀门选型指南、典型阀门结构与材料组合示例、试验记录表格模板等实用信息，对标准的实施和推广起到了重要的指导作用。四、主要起草单位介绍ISO21922:2021的制定汇聚了全球制冷阀门领域顶尖企业和研究机构的技术力量。在众多参与单位中，丹麦丹佛斯（DanfossA/S）作为全球制冷与空调控制领域的领导企业，为标准的编制做出了突出贡献。丹佛斯公司成立于1933年，总部位于丹麦诺德堡（Nordborg），业务遍及全球100多个国家和地区，是全球制冷与空调行业最大的阀门和控制元器件供应商之一。丹佛斯在制冷阀门领域拥有近百年的研发与制造经验，产品线覆盖工业制冷、商用制冷和舒适供暖等广泛领域，在CO₂跨临界制冷系统阀门技术上居于国际领先地位。其工业制冷部门长期参与ISO/TC86/SC4的标准化工作，将企业在阀门设计、材料应用、密封技术和试验验证等方面积累的丰富工程经验融入ISO21922的技术条款之中。在标准编制过程中，丹佛斯的技术专家们重点贡献了以下领域的技术内容：高压CO₂系统阀门的设计与试验方法、阀门的耐用性试验规范、以及阀门标记规则的合理性建议等。这些技术输入对于提升标准的适用性和可操作性具有直接影响。此外，丹佛斯还积极协调欧洲制冷阀门制造商群体的立场，在促进国际标准与欧洲现有标准之间的协调一致性方面发挥了桥梁作用。五、标准的特点与技术先进性5.1填补国际标准空白ISO21922:2021是国际标准化组织在制冷阀门产品层面的首部通用标准。此前ISO在制冷领域的标准多集中于系统安全要求（如ISO5149系列）、性能测试方法（如ISO5151等）或特定部件（如ISO14903接头密封性），阀门虽然作为系统中不可或缺的部件，始终缺乏统一的产品规范。ISO21922:2021的发布有效填补了这一空白，为制冷阀门的设计、制造和应用建立起全球统一的技术基准。5.2覆盖全品类阀门的系统框架与某些仅针对单一阀门类型的标准不同，ISO21922:2021构建了一个涵盖全品类制冷阀门的技术框架，从共性要求出发，兼顾各类阀门的功能差异。这种“共性+特性”的标准结构设计，既保证了标准体系的系统性，又为不同阀门类型的个性化技术要求提供了充分的界定空间。5.3面向新型制冷剂和新应用场景的前瞻性ISO21922:2021在制定过程中充分考虑了新型低GWP制冷剂和自然工质的应用趋势。标准的材料相容性要求涵盖了对CO₂、氨、碳氢制冷剂的适配性要求，压力额定值体系覆盖了跨临界CO₂系统的高压工况，密封试验方法兼顾了可燃制冷剂对泄漏限值的严格要求。这种面向未来发展需求的前瞻性设计，使标准在当前和未来的技术环境下均具有较强的适用性和生命力。5.4严格的试验方法确保产品可靠性ISO21922:2021对试验方法的规定达到甚至部分超越了主要工业国家的现行标准要求。特别是在耐用性试验、低温密封试验和可燃制冷剂气密性试验等关键领域，标准的试验循环次数、泄漏量限值和判定准则均设定了较高的技术要求，为制冷阀门产品的长期可靠性和安全性能提供了坚实的验证保障。六、标准实施的意义与影响6.1促进国际贸易便利化ISO21922:2021的实施为全球制冷阀门贸易提供了统一的技术依据。制造商可以按照一项标准设计、试验和标记产品，获得更广泛的国际市场认可，有效降低了重复测试和多重认证的成本。对于采购方和系统集成商而言，基于统一标准评价不同供应商的产品，有助于提高采购效率和比较的公平性。6.2提高制冷系统安全水平阀门失效是导致制冷系统制冷剂泄漏乃至安全事故的主要原因之一。ISO21922:2021从材料选择、设计准则、试验验证和标记追溯等环节系统性地规范了阀门质量要求，有助于从源头上降低因阀门缺陷引发的泄漏和安全事故风险，切实保障人身、财产和环境安全。6.3支撑绿色低碳发展在碳达峰、碳中和的时代背景下，制冷系统的节能降碳已成为全球共识。ISO21922:2021对阀门密封性能和耐久性能的严格要求，有助于减少制冷系统运行过程中的制冷剂泄漏排放——尤其是对于高GWP制冷剂而言，减少泄漏本身就意味着直接的碳减排效益。同时，标准面向氨、CO₂、碳氢等自然工质应用的技术规定，也为低GWP制冷剂的推广应用扫清了部件层面的技术障碍。6.4推动中国标准与国际接轨ISO21922:2021的发布为中国制冷阀门标准化工作提供了重要的国际参照。目前，中国已建立较为完整的制冷阀门标准体系，但在部分关键技术指标和试验方法方面与国际标准尚存在一定差异。积极对接ISO21922:2021，适时开展国家标准或行业标准的采标和转化工作，对于提升中国制冷阀门产品的国际竞争力、推动中国制冷空调行业标准与国际接轨，具有重要的战略意义。七、结论与展望ISO21922:2021《制冷系统和热泵阀门要求、试验和标记》的问世是国际制冷标准化进程中具有里程碑意义的重要成果。该标准首次在全球范围内建立了统一的制冷阀门产品规范和试验验证体系，填补了国际标准在制冷阀门领域的空白，对于促进国际贸易、提升产品安全水平、支撑新型制冷剂应用和推动行业绿色低碳转型具有深远的综合价值和重要的现实意义。展望未来，随着制冷技术的持续进步和应用场景的不断拓展，ISO21922:2021还需在以下方向持续深化和完善：一是针对氢氟烯烃（HFOs）等新型低GWP制冷剂的材料相容性和长期可靠性数据积累，适时修订和完善材料适应性条款；二是结合数字化和智能制造发展趋势，探索阀门智能诊断与运维的数据接口标准化需求；三是加强与区域标准（如欧盟EN标准）和其他国际标准（如IEC标准）之间的协调，减少标准叠加造成的重复性技术壁垒；四是推动更多国家采纳和转化该国际标准，特别是促进发展中国家制冷阀门技术能力的提升。对于中国而言，积极采用ISO21922:2021标准，将其与国内现有标准体系有机融合，既是提升国内制冷阀门产品质量的有效抓手，也是增强中国制冷装备国际竞争力的重要路径。建议国内相关标准化技术机构加快对该国际标准的研究与转化工作，推动国内制冷阀门标准体系实现从“跟跑”到“并跑”乃至“领跑”的跨越式发展，同时鼓励中国企业和科研机构更深入地参与国际标准的制定和修订工作，在全球制冷标准化治理中贡献更多中国智慧和中国方案。参考文献[1]ISO21922:2021,Refrigeratingsystemsandheatpumps—Valves—Requirements,testingandmarking[S].Geneva:InternationalOrganizationforStandardization,202