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ANSI Z21.42-13 (2018) 燃气即热式热水器标准技术分析与实施指南
深入解析北美燃气即热式热水器的安全、性能与认证要求
1. 标准概况与适用范围
ANSI Z21.42-13 (2018) 是由美国国家标准学会（ANSI）与加拿大标准协会（CSA）联合发布的燃气即热式热水器安全与性能标准，其编号同时被采纳为CSA 6.6-13。该标准的最新重申版本为2018年，延续了2013版的技术要求，并增加了部分针对电子控制器和冷凝技术的补充条款。
标准适用于额定热输入功率不超过200 000 Btu/h（约58.6 kW）的燃气即热式热水器，包括使用天然气（NG）和液化石油气（LPG）的型号。设备类型涵盖自然排气（B型）、强制排气（Power Vent）以及直接排气（Direct Vent）三类。该标准不适用于储水式热水器、游泳池加热器或锅炉产品。
注意： ANSI Z21.42-13 主要针对北美市场（美国和加拿大），采用北美惯用的英制单位及测试条件。出口至其他地区的设备应参考当地适用标准（如欧盟EN 26）。
2. 主要技术内容与要求
2.1 结构与材料
标准对热水器的燃烧室、热交换器、水气路连接件及外壳材料提出了明确的耐腐蚀、耐高温要求。所有暴露在烟气中的金属部件必须采用不锈钢或等效防腐材料，并满足ASTM相关标准。燃气管道承压组件须能承受3倍最大工作压力而不发生永久变形。
2.2 安全装置
每台即热式热水器必须配备以下安全装置（部分为可选但推荐）：
- 熄火保护装置：检测火焰信号，若主火意外熄灭，须在5秒内切断燃气。
- 水流量开关：水流低于设定值（通常为0.5 GPM）时禁止点火或立即关闭燃烧器。
- 防过热温控器：出水温度超过极限值（通常为200 °F，即93 °C）时切断燃气。
- 风压开关：对于强制排气型，检测排气系统堵塞或风机故障，立即关闭系统。
- 防冻保护装置（可选）：当环境温度接近冰点时自动启动水泵或加热元件。
强制性要求：任何安全装置的失效必须导致燃气供应被可靠切断，且断电后重新供电时不得自动恢复点火，需手动复位。
2.3 性能测试
标准规定了以下性能指标及对应的测试方法（参见表1）。
| 测试项目 | 要求 | 测试条件 |
|---|---|---|
| 热效率（额定负荷） | ≥ 82% (实际热值) | 入水温度 58 °F ± 2 °F；温升 70 °F ± 2 °F |
| 待机热损失 | ≤ 5 W (无预热待机状态) | 环境温度 70 °F ± 5 °F |
| CO排放浓度 | ≤ 200 ppm（空气过量系数α=1.0时校正） | 额定负荷，燃气全燃烧调整 |
| 点火安全时间 | ≤ 5 秒 | 自来水压 40 psi，流量 1.5 GPM |
| 排气温度（自然排气） | ≥ 260 °F (127 °C) 距烟道出口6英寸处 | 防止冷凝水积聚 |
2.4 排气系统要求
根据排气类型不同，标准规定了烟道材料、排气管直径（最小）以及通风口的净高度。自然排气型须符合规范中的烟道面积计算公式；强制排气型须在0.5英寸水柱背压下提供足够风量。所有排气系统必须安装防回风挡板和防鸟网。
3. 实施与应用要点
3.1 生产制造与认证
制造商需提交样机至由OSHA认可的NRTL（如CSA、UL、Intertek）进行型式试验。认证流程包括：爆炸压力测试、气密性测试、极限温度测试、耐久性测试（点火3000次以上）等。通过后取得认证标志（如CSA蓝星）方可进入北美市场。
实用提示：在研发阶段即参考ANSI Z21.42-13的测试条件进行内部预测试，可大幅缩短认证周期。特别关注不同海拔（5000 ft以上）时的热输入修正和排气背压问题。
3.2 安装与维护
安装须遵循NFPA 54/ANSI Z223.1（美国燃气规范）或CSA B149.1（加拿大）。关键安装要点如下：
- 热水器必须安装在通风良好的场所，避免放在卧室、浴室或封闭柜内。
- 排气管终端与建筑物门窗、开口保持最小距离（水平≥4 ft，上方≥3 ft）。
- 水管连接须采用热循环隔离阀，防止热虹吸影响待机功耗。
- 定期清洁水滤网和燃烧器积碳，检查风机叶片平衡。
标准实施的益处：遵循ANSI Z21.42-13的设备可确保低CO排放、高能效和长使用寿命，同时降低一氧化碳中毒风险和火灾隐患。许多地方规范将采用该标准的产品列为“达标产品”并允许简化审批流程。
3.3 常见误区
部分用户误将储水式热水器的节能思维套用于即热式，实际上即热式在部分负荷下效率可能下降。标准要求制造商在说明书中标注额定效率及部分负荷效率曲线。
4. 与其他标准的关系
ANSI Z21.42-13 与以下标准紧密相关：
- ANSI Z21.10.1/CSA 4.1：燃气储水式热水器标准，部分安全装置要求相似但测试条件不同。
- ANSI Z21.10.3/CSA 4.3：适用于大功率（>75 kBtu/h）储水式、循环式及即热式热水器，与Z21.42-13在即热式品类上有重叠，但Z21.42-13专门针对家用/商用小型即热式，测试程序更精细。
- NFPA 70 (NEC)：涉及热水器电控部分的电气安全。
- CAN/CSA C22.2 No. 0：加拿大电气安全要求，适用于带电源插头的产品。
注意：当产品同时适用Z21.42-13和Z21.10.3时，按标准发布年份选择较新的版本，或同时满足两者要求（一般情况下Z21.42-13的条款更为严格）。
常见问题（FAQ）
问：ANSI Z21.42-13 与 ANSI Z21.10.3 有什么主要区别？
答：Z21.10.3 主要针对输入功率超过75 kBtu/h的储水式、循环式和即热式热水器，而Z21.42-13专门覆盖输入功率不超过200 kBtu/h的即热式设备，其测试条件（如温升、水流模拟）更贴近家用即热式实际使用场景。此外，Z21.42-13对低负荷效率有单独考核，目的是保证部分负荷下仍有较好表现。
答：Z21.10.3 主要针对输入功率超过75 kBtu/h的储水式、循环式和即热式热水器，而Z21.42-13专门覆盖输入功率不超过200 kBtu/h的即热式设备，其测试条件（如温升、水流模拟）更贴近家用即热式实际使用场景。此外，Z21.42-13对低负荷效率有单独考核，目的是保证部分负荷下仍有较好表现。
问：标准对热效率的最低要求是多少？是否有节能产品等级？
答：额定负荷下，使用实际热值计算的热效率必须≥82%。该标准本身未设立等级，但美国DOE的能源之星计划通常在ANSI Z21.42-13基础上要求84%以上并增加待机功耗限值。制造商可依据标准测值申请能源之星认证。
答：额定负荷下，使用实际热值计算的热效率必须≥82%。该标准本身未设立等级，但美国DOE的能源之星计划通常在ANSI Z21.42-13基础上要求84%以上并增加待机功耗限值。制造商可依据标准测值申请能源之星认证。
问：安装强制排气型热水器时，排气管长度有没有限制？
答：标准不直接规定具体长度，但要求制造商在说明书中标注最大等效长度和允许的弯头数量。安装时须确保每段管道直径不小于厂家规定，且总等效长度不超过限定值，否则可能导致风压开关动作或CO倒灌。推荐使用不超过50 ft等效长度的排气管组合。
答：标准不直接规定具体长度，但要求制造商在说明书中标注最大等效长度和允许的弯头数量。安装时须确保每段管道直径不小于厂家规定，且总等效长度不超过限定值，否则可能导致风压开关动作或CO倒灌。推荐使用不超过50 ft等效长度的排气管组合。
问：冷凝式即热热水器是否适用本标准？
答：部分适用。ANSI Z21.42-13 包含对冷凝型设备的附加条款（附录A），规定了冷凝液排放管材料及防酸性腐蚀要求。但完整的冷凝式热水器认证通常还需要满足其他标准如ASHRAE 103，并额外考核二次换热器的效率。目前多数冷凝式即热热水器仍以ANSI Z21.10.3为主要认证标准。
答：部分适用。ANSI Z21.42-13 包含对冷凝型设备的附加条款（附录A），规定了冷凝液排放管材料及防酸性腐蚀要求。但完整的冷凝式热水器认证通常还需要满足其他标准如ASHRAE 103，并额外考核二次换热器的效率。目前多数冷凝式即热热水器仍以ANSI Z21.10.3为主要认证标准。
注意：本文章内容基于2026年可获取的公开信息编写，ANSI Z21.42-13 (2018) 已被后续版本（如ANSI Z21.42-2022）更新，请以最新标准原文为准。
