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ANSI Z21.87-2007 (CSA 4.6-2007) 燃气自动储水式热水器标准技术解析
全面解读北美燃气储水热水器的安全、性能与安装规范
1. 标准概况与适用范围
ANSI Z21.87-2007（同时被批准为 CSA 4.6-2007）是美国国家标准学会（ANSI）与加拿大标准协会（CSA）联合发布的燃气自动储水式热水器安全标准。该标准于 2007 年正式发布，历年经过多次补充与修订，在北美燃气热水器领域具有基础性的安全规范地位。标准全文涵盖了额定热输入不超过 75,000 Btu/h（约 22 kW）、储水容量在 20 至 100 美制加仑（约 75～380 L）的燃气自动储水式热水器，适用于使用天然气、液化石油气及人工煤气的器具。
该标准的主要关注点为：结构完整性、燃烧安全性、温度控制可靠性、压力保护以及排气系统。无论是室内型还是室外型、自然排气还是强制排气（动力型）热水器，均需满足本标准的基本安全要求。
📌 要点提示： 标准适用对象为采用自动补水、自动加热的家用及商用小型储水式热水器。热水器必须配备自动燃气阀和温控器，且设计进水压力不超过 150 psi（1.03 MPa）。
2. 主要技术内容与要求
2.1 结构与材料要求
标准对热水器的罐体、燃烧室、烟道及外壳材料明确规定了耐腐蚀、耐高温及密封性能。例如：
- 储水罐体应采用厚度不小于 ASTM 标准的钢板，并内外施以搪瓷或等同防腐涂层；
- 罐体必须能承受 150 psi 的静水压试验而无永久变形或渗漏；
- 所有暴露在外的金属件应具备足够的防腐蚀能力；
- 燃烧室与烟道必须采用耐热不锈钢或镀铝钢，保证在正常及异常状态下不发生烧穿或过度氧化。
2.2 燃烧系统与安全控制
标准重点规范了燃烧器的稳定性、点火可靠性和熄火保护功能：
- 配备火焰感测装置（热电偶或电离式），在意外熄火时须在 30 秒内关闭燃气阀；
- 燃气阀组必须包含主燃气阀和安全关断阀，双重切断结构；
- 燃烧器设计应适应当地海拔与气种变化，不产生回火、脱火或黄焰（CO 排放限值）；
- 对于强制排气机型，须配备风压开关，在风机故障或排气阻塞时自动切断燃气。
2.3 温度控制与压力释放
| 控制项目 | 要求（热水器出水） | 备注 |
|---|---|---|
| 最高温度设定 | 70°C (160°F) | 制造商可选配混合阀以降低出水温度 |
| 温控器精度 | ±3°C (±5°F) | 同等条件下测试 |
| 压力释放阀设定 | 150 psi (1.03 MPa) | 开启压力偏差不超过 ±5% |
| 温度释放阀设定 | 99°C (210°F) | 感温元件动作公差 ±2°C |
| 节能器（第一小时供热量） | 按产品标签标称值不低于 90% | 参考 DOE 测试方法 |
标准同时要求热水器必须同时配置温度释放阀和压力释放阀（或温压一体阀），以防止罐体超温超压导致爆炸风险。
⛔ 安全关键要求： 所有储存式热水器必须安装符合 ASME 或 UL 标准的温压释放阀。阀的排放管不能通过阀门关断，且出口端必须远离人员活动区域，不得安装任何封闭阀门！
2.4 水循环与能耗性能
标准还涉及热水器的热性能测试，包括：
- 热效率（≥ 80%，按 DOE 测试程序）；
- 持热能力（选定时间段内的温降）；
- 最大允许温水损失（罐体保温性能）；
- 对于储能型热水器，必须满足待机能耗限值（依据 10 CFR Part 430）。
3. 实施与安装要点
制造商在设计认证时必须按照标准提供的完整测试规程进行型式试验。安装商须遵循标准附录中的安装说明要求，特别关注以下几点：
- 排气系统：自然排气热水器必须接至独立的烟道或 chimney，排气背压不大于热交换器设计上限；动力排气式必须使用厂家指定的风管及终端配件，排气口与建筑物门窗通风口保持安全间距（最小 3 英尺，约 0.9 m）；
- 燃气连接：软管或硬管连接必须经过强度测试，接口必须密封；燃气管道应设有易于操作的截止阀；
- 电气连接：若有电控组件（如风扇、电子点火器）需符合 UL 或 CSA 电气安全要求，电路必须和燃气阀联锁，确保故障状态停机；
- 海拔修正：高海拔（＞2000 英尺 / 610 m）地区需按标准给出的降容系数重新标定热输入，防止燃烧不完全。
⚠️ 重要注意事项： 安装时切勿将热水器安装在封闭的车辆车库、卧室、浴室或通风不良的区域，除非该机型已通过室内安装认证。参考当地对一氧化碳报警器的安装要求。
4. 与其他标准的关系
ANSI Z21.87-2007 是北美燃气器具标准体系下的核心标准之一。
- 与 ANSI Z21.10.1-2007 (CSA 4.1)（燃气热水器）存在交叉覆盖，但 Z21.10.1 针对即热式（无储水）热水器，而 Z21.87 针对储水式设备；
- 与 UL 174（家用储水式热水器安全标准）互补，UL 174 更侧重电气部件与防火要求；
- 加拿大各省采用 CSA B149.1 天然气和丙烷安装规范作为安装基础，本标准则是产品安全认证依据；
- 国际层面，该标准与 ISO 热泵热水器标准不存在直接冲突，但部分测试条件（如温控公差、能效计算）与欧洲 EN 标准有明显差异。出口至欧洲的产品需额外满足 EN 50440 或 EN 13203 系列。
✅ 标准实施益处： 通过符合 ANSI Z21.87-2007 的产品认证，制造商可确保产品取得北美市场准入（如 CSA 认证标志），降低因安全缺陷导致的诉讼风险，同时提高用户对品牌可靠性的信心。
常见问题（FAQ）
问： ANSI Z21.87-2007 与 CSA 4.6-2007 版本完全相同吗？
答： 是的，这两个编号代表同一份标准。ANSI 作为美国国家标准，CSA 作为加拿大国家标准化组织，经过 CAN/CSA 对齐程序，标准内容完全一致，只是封面与标识按照两国的不同格式印刷。在加拿大法规要求中多引用为 CSA 4.6。
答： 是的，这两个编号代表同一份标准。ANSI 作为美国国家标准，CSA 作为加拿大国家标准化组织，经过 CAN/CSA 对齐程序，标准内容完全一致，只是封面与标识按照两国的不同格式印刷。在加拿大法规要求中多引用为 CSA 4.6。
问： 我的热水器是 130,000 Btu/h 的商用机型，适用本标准吗？
答： 不适用。ANSI Z21.87 仅适用于额定输入 ≤75,000 Btu/h 的储水式热水器。超出此输入等级应参照 ANSI Z21.10.3（CSA 4.3）或相关商用标准。
答： 不适用。ANSI Z21.87 仅适用于额定输入 ≤75,000 Btu/h 的储水式热水器。超出此输入等级应参照 ANSI Z21.10.3（CSA 4.3）或相关商用标准。
问： 在 2026 年的今天，2007 版标准还能继续使用作为认证依据吗？
答： ANSI Z21.87-2007 已多次发布补充件（Addenda），目前最新的有效版本为 ANSI Z21.87-2019 (CSA 4.6-2019)。我们强烈建议制造商及安装商使用最新版标准以确保满足当前法规要求。本文仅提供 2007 版的技术概览，供历史参考与理解基础原则。
答： ANSI Z21.87-2007 已多次发布补充件（Addenda），目前最新的有效版本为 ANSI Z21.87-2019 (CSA 4.6-2019)。我们强烈建议制造商及安装商使用最新版标准以确保满足当前法规要求。本文仅提供 2007 版的技术概览，供历史参考与理解基础原则。
问： 标准中对热水器 T&P 阀的排放管径有何要求？
答： 标准要求排放管径不小于阀出口口径（通常为 3/4 英寸或 1 英寸），且管材必须耐热耐压（如铜管或 CPVC）。管道总长度不宜超过 6 米，且不得缩径或安装任何阀门。
答： 标准要求排放管径不小于阀出口口径（通常为 3/4 英寸或 1 英寸），且管材必须耐热耐压（如铜管或 CPVC）。管道总长度不宜超过 6 米，且不得缩径或安装任何阀门。
