在逐步替代燃煤小锅炉，大力发展城市集中供热，提升热网供热半径以促进节能减排的背景下，热力管道保温层的保温性能成为决定热网能源经济性的重要因素。在实践中发现，岩棉、玻璃棉等材料制作的软保温层随着运行年数的增长会出现局部破损、材料老化与结构变异等现象，这使得保温层的保温散热性能出现恶化。本文对软、硬保温层性能的恶化特性及其影响原因进行了研究，并研究了保温恶化对保温层经济性与经济厚度设计的影响。这对评估在线热力管道的保温性能，提升热网的供热半径与供热效率具有重要意义。　　首先，本文对在役运行年数在4~18年间的软、硬保温管道的保温性能进行现场测试，以研究软、硬保温层保温性能随运行年数的变化规律。现场测试使用了焓降法与新旧表面温差对比法，并使用TPS方法对0~14年的软保温材料样品的导热系数进行了测试。测试结果表明：软保温层表面温差更大，自然对流更强，局部破损与结构变异现象较多，其保温性能在时间尺度、空间尺度上均较硬保温层更不稳定。软保温材料的导热系数随着运行年数的增长而增长，但此材料老化的原因无法完全解释保温性能较大的恶化幅度。　　其次，本文使用数值模拟的手段研究了材料老化、偏心沉降与镂空等结构变异对保温层性能恶化的影响。结果表明：保温材料的导热系数增长是保温层性能恶化的主要原因，偏心沉降使得保温层表面温差增大，局部散热量增大，保温层的镂空则使得保温层底部温度升高。对于某典型管道，三种因素分别使得散热热流增大了44%、9%与12%。对于保温管道，空气夹层内的主要传热形式为辐射传热；对于保冷管道，空气夹层内的主要传热形式为对流传热。考虑材料老化与结构变异的数值模拟模型与新旧表面温差法的测试结果取得了较好的吻合。　　最后，本文结合导热系数测试数据与模拟结果，研究了综合考虑材料老化与结构变异对软保温层经济厚度设计的影响。结果表明，考虑保温恶化后保温层的经济厚度必然上升，综合考虑后，尽管年平均费用降低幅度不大，但散热损失可减少15.4%，可带来巨大的能源与环境经济效益。而由于较高的购买价格，使用硬保温层的年平均费用略高于软保温层。但保温管道的设计寿命与使用时间越长，硬保温层的年平均散热损失低的优势愈发凸显。