Thermal insulation for building equipment and industrial installations — Calculation rules

This document gives rules for the calculation of heat-transfer-related properties of building equipment and industrial installations, predominantly under steady-state conditions. This document also gives a simplified approach for the calculation of thermal bridges.

Isolation thermique des équipements de bâtiments et des installations industrielles — Méthodes de calcul

Le présent document donne des méthodes pour calculer les propriétés relatives au transfert de chaleur des équipements de bâtiments et des installations industrielles, principalement en régime stationnaire. Il fournit également une approche simplifiée du calcul des ponts thermiques.

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6060 - International Standard published
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ISO 12241:2022 - Thermal insulation for building equipment and industrial installations — Calculation rules Released:7. 06. 2022
English language
52 pages
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ISO 12241:2022 - Thermal insulation for building equipment and industrial installations — Calculation rules Released:7. 06. 2022
French language
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Standards Content (Sample)

Third edition
Thermal insulation for building
equipment and industrial
installations — Calculation rules
Isolation thermique des équipements de bâtiments et des installations
industrielles — Méthodes de calcul
Reference number
© ISO 2022
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CP 401 • Ch. de Blandonnet 8
CH-1214 Vernier, Geneva
Phone: +41 22 749 01 11
Published in Switzerland
Contents Page
Foreword .iv
Introduction .v
1 Scope . 1
2 Normative references . 1
3 Terms, definitions and symbols . 1
3.1 Terms and definitions . 1
3.2 Symbols . 1
3.3 Subscripts . 3
4 Calculation rules and formulae of heat transfer . 4
4.1 Fundamental formulae for heat transfer . 4
4.1.1 General . 4
4.1.2 Thermal conduction . 4
4.1.3 Surface coefficient of heat transfer . 9
4.1.4 External surface resistance . 16
4.1.5 Thermal transmittance . 16
4.1.6 Heat flow rate . 18
4.1.7 Temperatures of the layer boundaries. 18
4.2 Determination of the influence of thermal bridges . 19
4.2.1 General . 19
4.2.2 Insulation system related thermal bridges . 19
4.2.3 Installation related thermal bridges . 19
4.3 Determination of total heat flow rate for plane walls, pipes and spheres .20
4.4 Surface temperature .20
4.5 Prevention of surface condensation . 21
5 Calculation of the temperature change in pipes, vessels, and containers .22
5.1 General .22
5.2 Longitudinal temperature change in a pipe . 23
5.3 Temperature change and cooling times in pipes, vessels, and containers .23
6 Calculation of cooling and freezing times of stationary liquids.24
6.1 Calculation of the cooling time to prevent the freezing of water in a pipe . 24
6.2 Calculation of the freezing time of water in a pipe . 25
7 Calculation of heat loss for underground pipelines .26
7.1 General . 26
7.2 Single line without channels . 26
7.2.1 Uninsulated pipe .26
7.2.2 Insulated pipe . 27
7.3 Other cases .28
Annex A (informative) Thermal bridges .29
Annex B (informative) Examples .43
Bibliography .52
ISO (the International Organization for Standardization) is a worldwide federation of national standards
bodies (ISO member bodies). The work of preparing International Standards is normally carried out
through ISO technical committees. Each member body interested in a subject for which a technical
committee has been established has the right to be represented on that committee. International
organizations, governmental and non-governmental, in liaison with ISO, also take part in the work.
ISO collaborates closely with the International Electrotechnical Commission (IEC) on all matters of
electrotechnical standardization.
The procedures used to develop this document and those intended for its further maintenance are
described in the ISO/IEC Directives, Part 1. In particular, the different approval criteria needed for the
different types of ISO documents should be noted. This document was drafted in accordance with the
editorial rules of the ISO/IEC Directives, Part 2 (see
Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this document may be the subject of
patent rights. ISO shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights. Details of
any patent rights identified during the development of the document will be in the Introduction and/or
on the ISO list of patent declarations received (see
Any trade name used in this document is information given for the convenience of users and does not
constitute an endorsement.
For an explanation of the voluntary nature of standards, the meaning of ISO specific terms and
expressions related to conformity assessment, as well as information about ISO's adherence to
the World Trade Organization (WTO) principles in the Technical Barriers to Trade (TBT), see
This document was prepared by Technical Committee ISO/TC 163, Thermal performance and energy use
in the built environment, Subcommittee SC 2, Calculation methods, in collaboration with the European
Committee for Standardization (CEN) Technical Committee CEN/TC 89, Thermal performance of
buildings and building components, in accordance with the Agreement on technical cooperation between
ISO and CEN (Vienna Agreement).
This third edition cancels and replaces the second edition (ISO 12241:2008), which has been technically
The main changes are as follows:
— how to calculate the convective part of the external surface coefficient of heat transfer;
— how to introduce thermal bridges in the general heat loss calculation;
— provides detailed data along with the method for calculating fittings (thermal bridges), only
Any feedback or questions on this document should be directed to the user’s national standards body. A
complete listing of these bodies can be found at
Methods relating to conduction are direct mathematical derivations from Fourier’s law of heat
conduction, so no significant difference in the formulae used in the member countries exists. For
convection and radiation, however, there are no methods in practical use that are mathematically
traceable to Newton’s law of cooling or the Stefan-Boltzman law of thermal radiation, without some
empirical element. For convection in particular, many different formulae have been developed, based
on laboratory data. Different formulae have become popular in different countries, and no exact means
are available to select between these formulae.
Within the limitations given below, these methods can be applied to most types of industrial, thermal-
insulation, heat-transfer problems.
a) These methods do not take into account the permeation of air and the transmittance of thermal
radiation through transparent media.
b) The formulae in these methods require for their solution that some system variables be known,
given, assumed or measured. In all cases, the accuracy of the results depends on the accuracy of
the input variables. This document contains no guidelines for accurate measurement of any of the
variables. However, it does contain guides that have proven satisfactory for estimating some of the
variables for many industrial thermal systems.
c) When the steady-state calculations are used in a changing thermal environment (process
equipment operating year-round, outdoors, for example), it is necessary to use local weather data
based on yearly averages or yearly extremes of the weather variables (depending on the nature of
the particular calculation) for the calculations in this document.
d) In particular, the user should not infer from the methods of this document that either insulation
quality or avoidance of dew formation can be reliably assured based on minimal, simple
measurements and application of the basic calculation methods given here. For most industrial heat
flow surfaces, there is no isothermal state (no one, homogeneous temperature across the surface),
but rather a varying temperature profile. Furthermore, the heat flow through a surface at any point
is a function of several variables that are not directly related to insulation quality. Among others,
these variables include ambient temperature, movement of the air, roughness and emissivity of the
heat flow surface, and the radiation exchange with the surroundings (which often vary widely). For
calculation of dew formation, variability of the local humidity is an important factor.
e) Except inside buildings, the average temperature of the radiant background seldom corresponds
to the air temperature, and measurement of background temperatures, emissivity and exposure
areas is beyond the scope of this document. For these reasons, neither the surface temperature nor
the temperature difference between the surface and the air can be used as a reliable indicator of
insulation performance or avoidance of dew formation.
Clauses 4 and 5 of this document give the methods used for industrial thermal insulation calculations
not covered by more specific standards.
Clauses 6 and 7 of this document are adaptations of the general formula for specific applications of
calculating heat flow, temperature drop, and freezing times in pipes and other vessels. Thermal
insulation to heating/cooling systems such as a boiler and refrigerator are not dealt with by this

Troisième édition
Isolation thermique des équipements
de bâtiments et des installations
industrielles — Méthodes de calcul
Thermal insulation for building equipment and industrial
installations — Calculation rules
Numéro de référence
© ISO 2022
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y compris la photocopie, ou la diffusion sur l’internet ou sur un intranet, sans autorisation écrite préalable. Une autorisation peut
être demandée à l’ISO à l’adresse ci-après ou au comité membre de l’ISO dans le pays du demandeur.
ISO copyright office
Case postale 401 • Ch. de Blandonnet 8
CH-1214 Vernier, Genève
Tél.: +41 22 749 01 11
Publié en Suisse
Sommaire Page
Avant-propos .iv
Introduction .v
1 Domaine d’application . 1
2 Références normatives .1
3 Termes, définitions et symboles . 1
3.1 Termes et définitions . 1
3.2 Symboles . 2
3.3 Indices . 3
4 Règles et formules de calcul du transfert de chaleur . 4
4.1 Formules fondamentales pour le transfert de chaleur . 4
4.1.1 Généralités . 4
4.1.2 Conduction thermique . 4
4.1.3 Coefficient de transfert thermique surfacique . 10
4.1.4 Résistance superficielle extérieure . 18
4.1.5 Coefficient de transmission thermique . 18
4.1.6 Flux thermique . 19
4.1.7 Températures aux interfaces . 20
4.2 Détermination de l’influence des ponts thermiques. 21
4.2.1 Généralités . 21
4.2.2 Ponts thermiques liés au système d’isolation . 21
4.2.3 Ponts thermiques liés à l’installation . 21
4.3 Détermination du flux thermique total pour les parois planes, les conduits et les
sphères . 22
4.4 Température superficielle . 22
4.5 Prévention de la condensation superficielle . 23
5 Calcul des variations de température dans les conduits, réservoirs et capacités .24
5.1 Généralités . 24
5.2 Variation de température axiale dans un conduit . 25
5.3 Variation de température et temps de refroidissement dans les conduits,
réservoirs et capacités . .25
6 Calcul des temps nécessaires au refroidissement, puis à la congélation des liquides
au repos .26
6.1 Calcul du temps de refroidissement pour prévenir le gel de l’eau dans un conduit .26
6.2 Calcul du temps de congélation de l’eau dans un conduit. 27
7 Calcul de la déperdition thermique pour les canalisations enterrées .28
7.1 Généralités .28
7.2 Conduit seul enterré sans caniveau .28
7.2.1 Conduit non isolé .28
7.2.2 Conduit isolé .29
7.3 Autres cas . 30
Annexe A (informative) Ponts thermiques .31
Annexe B (informative) Exemples .45
Bibliographie .54
L’ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale d’organismes
nationaux de normalisation (comités membres de l’ISO). L’élaboration des Normes internationales est
en général confiée aux comités techniques de l’ISO. Chaque comité membre intéressé par une étude
a le droit de faire partie du comité technique créé à cet effet. Les organisations internationales,
gouvernementales et non gouvernementales, en liaison avec l’ISO participent également aux travaux.
L’ISO collabore étroitement avec la Commission électrotechnique internationale (IEC) en ce qui
concerne la normalisation électrotechnique.
Les procédures utilisées pour élaborer le présent document et celles destinées à sa mise à jour sont
décrites dans les Directives ISO/IEC, Partie 1. Il convient, en particulier de prendre note des différents
critères d’approbation requis pour les différents types de documents ISO. Le présent document
a été rédigé conformément aux règles de rédaction données dans les Directives ISO/IEC, Partie 2
L’attention est appelée sur le fait que certains des éléments du présent document peuvent faire l’objet de
droits de propriété intellectuelle ou de droits analogues. Le ISO ne saurait être tenu pour responsable
de ne pas avoir identifié de tels droits de propriété et averti de leur existence. Les détails concernant
les références aux droits de propriété intellectuelle ou autres droits analogues identifiés lors de
l’élaboration du document sont indiqués dans l’Introduction et/ou dans la liste des déclarations de
brevets reçues par l’ISO (voir
Les appellations commerciales éventuellement mentionnées dans le présent document sont données
pour information, par souci de commodité, à l’intention des utilisateurs et ne sauraient constituer un
Pour une explication de la nature volontaire des normes, la signification des termes et expressions
spécifiques de l’ISO liés à l’évaluation de la conformité, ou pour toute information au sujet de l’adhésion
de l’ISO aux principes de l’Organisation mondiale du commerce (OMC) concernant les obstacles
techniques au commerce (OTC), voir le lien suivant:
Le présent document a été élaboré par le comité ISO/TC 163, Performance thermique et utilisation de
l'énergie en environnement bâti, sous-comité SC 2, Méthodes de calcul, en collaboration avec le comité
technique CEN/TC 89, Performance thermique des bâtiments et des composants du bâtiment, du Comité
européen de normalisation (CEN), conformément à l’Accord de coopération technique entre l’ISO et
le CEN (Accord de Vienne).
Cette troisième édition annule et remplace la deuxième édition (ISO 12241:2008), qui a fait l’objet d’une
révision technique.
Les principales modifications sont les suivantes:
— ajout de la méthode de calcul du terme convectif du coefficient de transfert thermique surfacique
— ajout de la méthode d’introduction de ponts thermiques dans le calcul général des déperditions
— ajout de données détaillées pour accompagner la méthode de calcul des accessoires (ponts
thermiques), uniquement à titre informatif.
Il convient que l’utilisateur adresse tout retour d’information ou toute question concernant le présent
document à l’organisme national de normalisation de son pays. Une liste exhaustive desdits organismes
se trouve à l’adresse
Les méthodes de calcul relatives à la conduction découlent directement de la loi de Fourrier sur la
conduction thermique, de sorte qu’il n’existe pas de différence significative dans les formules utilisées
dans les pays membres. En revanche, pour la convection et le rayonnement, il n’existe pas de méthode,
en pratique, qui puisse être reliée mathématiquement à la loi de Newton sur le refroidissement ou à la
loi de Stefan-Boltzmann sur le rayonnement thermique, sans un quelconque élément empirique. Pour la
convection en particulier, de nombreuses formules différentes, fondées sur des données de laboratoire,
ont été élaborées. Différentes formules sont en usage dans divers pays et aucun moyen exact n’est
disponible pour opérer une sélection entre elles.
Dans les limites exposées ci-dessous, les présentes méthodes de calcul peuvent être appliquées à la
plupart des problèmes de transfert de chaleur relatifs à l’isolation thermique industrielle.
a) Ces méthodes ne tiennent pas compte des mouvements d’air et du coefficient de transmission
rayonnement thermique à travers des milieux transparents.
b) La résolution des formules propres à ces méthodes exige que certaines variables du système soient
connues, données, présumées ou mesurées. Dans tous les cas, l’exactitude des résultats dépend
de l’exactitude des variables d’entrée. Le présent document ne comporte pas de lignes directrices
relatives au mesurage exact de l’une quelconque de ces variables. Toutefois, elle contient des
indications qui se sont révélées satisfaisantes pour l’estimation de certaines des variables pour de
nombreux systèmes thermiques industriels.
c) Lorsque les calculs en régime stationnaire sont utilisés dans un environnement thermique
changeant (équipement industriel exploité toute l’année durant, à l’extérieur, par exemple), il est
nécessaire d’utiliser des données météorologiques locales fondées sur les moyennes annuelles ou
les extrêmes annuels des variables météorologiques (selon la nature du calcul considéré) pour
procéder aux calculs du présent document.
d) En particulier, il convient que l’utilisateur ne déduise pas des méthodes du présent document que la
qualité de l’isolation ou l’absence de condensation peut être assurée de manière fiable en se fondant
sur des mesurages simples minimaux et sur l’application des méthodes de calcul de base données
dans le présent document. Pour la plupart des surfaces d’échanges thermiques en milieu industriel,
il n’existe pas d’état isotherme, c’est-à-dire une température uniforme sur toute la surface, mais

Questions, Comments and Discussion

Ask us and Technical Secretary will try to provide an answer. You can facilitate discussion about the standard in here.