国产强抽型恒温燃气快速热水器属于热水器中高端产品，凭借产品安全可靠、使用便利及高性价比优势，受到国内消费者的普遍欢迎。但该类型产品在使用性能上，仍存在不足，尤其是启动过程中，热水器出水口出水温度的快速变化，会给消费者带来诸多不适，这是一个迫切需要解决的问题。
一般消费者使用燃气快速热水器淋浴，大致程序是：在热水器电源接通、按下热水器电源开关键后，打开热水器水阀、热水器启动，待出水温度上升到设定温度后，再开始洗浴；首先把头发及身体打湿，然后关上水阀、热水器停机；涂抹洗发精、沐浴液，擦拭身体等；一段时间后，再打开热水器，将头发及身体上泡沫清洗干净，或进一步擦拭……。
在热水器使用过程中，消费者会遇到两个痛点：首次开启热水器时，需要等待较长时间、出水口才有温度合适的热水排出，使用者会略感不适，一般来说，消费者对热水器初次启动温度上升过程可以理解，且身体是干的、并不会感觉特别冷，但希望可以尽量缩短这一时间；而第二次再打开热水器时，热水器出水口会先排出一段温度较高的热水（专业术语中停水温升），随后则是一段接近冷水温度的冷水，一般要经过10秒左右时间后才能得到温度合适的热水。再次开启时，从热水器出水口流出的较长时间的冷水，会使消费者感到极度不适，由于冷水排出时间较长，用户赤身裸体且全身处于湿态，而全国大部分地区冬季自来水温度接近零度，长时间的排出的冷水、使浴室温度急剧下降，消费者即使不直接接触到冷水、也会感到极度不舒服，严重时还会引发消费者出现感冒等病状，这一缺陷，严重影响了消费者对燃气热水器的好感，也给产品进一步普及带来困难。
在现有条件下，用户避免以上状况，大致有以下几种选择：多数人会选择热水器使用中途不关热水器，让热水直接排放，浪费部分水及燃气资源；个别资深消费者，会选择相对较落后的烟道热水器，利用其快速点火性能，避免再次开机出现长时间、大量冷水；还有部分消费者甚至会因为这个原因，选择出热水温度相对较稳定的容积式电热水器，顺便说一句，从舒适、节能省费用等多个角度考虑，使用燃气快速热水器比使用容积式电热水器，有更多优势。
由此带来启发，强抽型恒温燃气快速热水器，能否实现首次启动出水温度快速上升，再次启动时出水温度保持基本稳定，已成为燃气热水器产品技术突破的一个关键点，该技术如果能够得到有效解决，则可以直接消除以上消费者痛点，对产品销售有重要意义，同时该技术对产品使用过程中的节水及节能也有一定意义。
一、燃气快速热水器ST功能
燃气快速热水器ST功能，ST来自英文Sooth Temperature，主要作用：第一次启动恒温型燃气热水器时，热水器出水温度快速升温至用户设定水温；热水器使用中途关水后再次打开水阀启动时，热水器出水口温度能够基本保持不变，一般与设定水温的差异在±3~5℃范围以内，相对而言，后者比前者更重要。
强抽型恒温燃气快速热水器要实现ST功能，首要解决的问题就是快速出热水问题。现有强抽型燃气快速热水器启动过程大致程序是：热水器电源接通；用户打开水阀，水流驱动水流传感器中转子转动，向控制器发出水流信号；控制器对热水器各开关检验确保处于正常状态，然后开始转动风机，进行前清扫，一般前清扫时间在3秒左右；前清扫完成后，控制器检验风压开关是否动作，如已动作、则开始点火……。
以常见的10升、或12升强抽6火排恒温热水器为例，热水器水箱水管全部充满水，水的重量大约在300克左右，按照热水产率10升/分钟出水量，基本上2秒钟就可以排空，还不足热水器风机启动及前清扫时间，因而除非另外增加回水泵及储水罐，否则，以现有方式，单靠热水器自身结构改进、很难实现强抽型恒温燃气快速热水器实现ST功能。
顺便说一句，普通燃气热水器上直接增加储水罐方式并不可取，一方面会增加产品成本，更重要的是储水罐中的存水，会直接增加热水器初次启动时的热水温度稳定时间，虽可以满足国家标准要求，但对用户来说，同样也带来一些不利影响。
也就是说，一般强排热水器，从打开水龙头到热水器点着火，至少要经过2秒钟以上的前清扫，之后才有可能开始准备点火。这一延时时间，对初次开启热水器时、热水温度上升速度有一定影响，而中途关机、再次开启热水器时，则无可避免热水器出水温度短时间、大幅度波动。
强抽型热水器点火过程前的前清扫是否必要，或者换一种思路，是否可以在一定条件下予以取消，就成了强抽型恒温燃气快速热水器实现ST功能首先要解决的问题。
二、强抽型燃气快速热水器取消前清扫的可能性分析
燃气热水器长时间不工作时，由于燃气阀体长时间的燃气泄露，燃气积累在热水器燃烧室内，热水器内当积累的燃气达到点火浓度后，一旦点火就会出现燃气爆燃。通过前清扫，在不点火的情况下开启风机，就可先将燃气热水器燃烧室内气体排出，确保热水器燃烧室内不存在可燃气体，再点火时，就不会出现热水器点火爆燃，这就是强抽型燃气快速热水器前清扫的主要作用。
由此可见，燃气热水器点火时是否会出现爆燃，关键就在于热水器点火时、燃烧室内燃气浓度，是否能够达到燃气爆炸极限的下限值。
对燃气热水器燃气泄露，是否能够达到燃气爆炸极限的下限值、从而引起点火爆燃的评估：
按照家用燃气快速热水器国标GB6932，燃气快速热水器最大燃气泄露量为0.07升/小时，按现有国内阀体加工水平，实际泄露量一般是标准要求的极限泄露量的10%左右、甚至更低；
即使按照热水器燃气泄露量为0.07升/小时，普通10升20千瓦恒温型强抽燃气快速热水器，燃烧室容积约为4.25升，1小时燃气泄漏全部积聚在燃烧室内，燃烧室燃气浓度，正好接近最容易出现点火爆燃的液化石油气爆炸浓度下限1.7%；
实际上，即使燃气热水器阀体存在国标要求范围内的燃气泄漏，燃气也不可能全部泄漏在燃烧室内，且强抽型燃气热水器开放的燃烧室结构，也有利于燃气自然排出。
综合以上因素，可以得出结论，实际上强抽型燃气快速热水器点火爆燃的可能性很小，尤其是我们将热水器燃气泄露限定在一定时间范围内（如1小时）时，燃气点火爆燃可能性基本不存在。由此得到基本结论：在前次有效清扫后的1小时内，即使燃气快速热水器存在标准范围内的燃气泄露，再次启动点火时也不可能出现点火爆燃，这就是强抽型燃气快速热水器在上次清扫完成后的一定时间内，再次启动点火时、取消前清扫的理论依据。
也就是说，在热水器关机时完成后清扫以后，1小时内再次开启热水器，基本不会出现点火爆燃，热水器启动时，可以取消前清扫直接进入点火流程；同时，还可以采取热水器通电后即进行前清扫，在前清扫完成后的1小时内开启热水器，热水器立即点火，同样也不需要前清扫程序，以加快初次启动时热水器升温速度。
从用户角度考虑，使用恒温型强抽燃气快速热水器的最大痛点，在于热水器使用过程中途关机后再次开启，较长时间的冷水给用户带来的极度不适。实际上，从用户淋浴过程中中途关闭热水器进水、热水器停机，涂抹洗发精、沐浴液，擦拭等，到再次开启热水器，所需时间一般也在数分钟内。因此，适当缩小再次开机取消前清扫的限定间隔时间，可以在提升用户使用热水器舒适性的同时，进一步提升热水器防点火爆燃能力。
但是，即使不考虑前清扫，现有交流电机风机，从通电到风机达到一定转速、风压开关动作，一般也需要2秒钟左右，如果是冬季气温较低时、由于润滑油粘度增大、造成电机转子转动阻力较大，这个启动时间还会甚至更长，因此，解决好前清扫问题后，下一个要解决的问题就是风机快速启动。
三、风机快速启动问题
现有强抽型燃气快速热水器，出于产品性价比及风机尺寸考虑，一般采用单相交流电机。单相交流电机的特点，是转子质量较大、且风机负载及电机轴承阻力都会制约其启动速度，同时为了保证较高电能利用率、一般也不宜采用过大功率电机，因此，电动风机启动时达到启动转度需要一定时间、由此影响热水器启动时间，也就成了必然。
采用直流无刷电机可以较好解决热水器风机快速启动问题，直流电机的特点，是可以增加供电电流，增加电机转速或加快电机启动，同时，采用直流电机风机还可以通过电机电流、转速关系判定排烟管及环境情况，替代风压开关。
采用直流无刷电机风机后，热水器启动时间，即从电机开始启动，到电机转动达到一定转速，可以压缩到0.2秒左右。
在完成热水器快速启动后，随后需要解决的是热水器停水温升及随后的冷水问题。
四、停水温升及分流管工作原理
热水器正常运行过程中，中途关闭进水阀停机后，热水器换热器内水温升高导致下次开水时，出水温度短时间上升，这个热水温度的上升就是停水温升。早期带小火装置的燃气热水器，停水温升主要来自小火负荷及热水器热惯性对换热器中的存水温度影响，目前国内现生产的燃气热水器都已取消小火，因而停水温升主要反映热水器系统热惯性。
热水器系统热惯性，主要与热水器换热器质量及结构相关。从理论分析，燃气对换热器中流水加热过程中，先必须将换热器加热升温，然后再通过换热器对水流加热，因此换热器温度要高于水流温度，一旦关闭热水器进水阀热水器停止工作，则换热器高温就必然会传导到换热器内部存水中，形成停水温升。热水器换热器质量越大、换热器内部存水越少，则停水温升就越高。
热水器系统热惯性越大，在热水器负荷、换热器内部存水容量等其他条件基本不变的情况下，热水器升温时间越长，停水温升就越高。
解决热水器停水温升的最重要手段，就是增加小直径分流管，将换热器进、出水管联通。增加分流管后，燃气热水器实际加热过程，由原来的单通道变成双通道，大部分热水器进水经过换热器，小部分热水器进水经过分流管，二者在热水器出水管汇合，这样一来，在同样的出水温度条件下，经过换热器的水流温度就会更高，因此，增加分流管后，热水器换热器热效率会略有降低，需要适当调整换热器中结构或换热片数量予以弥补。
对于分流管对降低停水温升的基本原理，业内很多人都存在误解：认为其主要原理是再次打开水阀时，部分冷水经过分流管与换热器出来的高温热水混合，从而降低了停水温升，这是一种错误认识。实际上，无论是热水器正常工作时、还是打开热水器进水阀瞬间，经过换热器的水流量与经过分流管的水流量比例基本不变，在有分流管的换热器结构中，如果换热器中的存水保持静态不动，则从换热器的热水排出的热水水温会更高，关闭进水阀热水器停机后，换热器内热水水温也会进一步升高，再次开启热水器水阀时，分流管中冷水掺混，不可能根本解决停水温升问题。
分流管对热水器停水温升的影响的原理，可以通过实验进行推断。从实际测试情况来看，热水器稳定工作后、关闭进水阀热水器停机，在此之后的短时间内，热水器水箱上水管外侧各点温度均出现较大变化：水箱进水管温度有较大幅度上升，尤其在分流管接头的盘管至换热器入口部分尤为明显；换热器靠近进水管侧各点温度明显上升，但接近出水管侧水管温度上升相对较小；换热器出水管温度明显降低。显然，这一现象与停水温升的降低有直接关系，且与无分流管热水器水箱特性完全不同，尤其是出水管侧面水温较大幅度降低，不可能是由水管表面热传导实现。
一个合理的解释是：关闭进水阀热水器停机后，由于热水器水箱进水管、换热管及出水管内水温不同，造成换热器两端进、出水管中存水的密度不同形成压差，使热水器水箱进水管、换热管、出水管及分流管内部的存水流动，冷水从分流管进入出水管、经换热管回流至进水管，实现循环，从而使热水器水箱进、出水管两侧压力趋向一致，最终导致水箱上水管外侧各点温度均出现以上实验的变化。
这种水流循环，一方面可以降低热水器停水温升，另一方面可以将换热器中的高温热水回流至进水管，从而加大热水器存水中的热水总量，这对于燃气快速热水器ST功能的实现有重要意义。
分流管结构的优点在于解决热水器停水温升，缺点在于降低了热水器换热器换热效率，因此，可以考虑对分流管进一步改进，在分流管中增加限流结构，实现内循环的同时、消除分流管结构对热水器热效率的影响：热水器正常工作时，由于分流管两端压差相对较大，限流器将分流管通道关闭；热水器处于停机状态时，由于进、出水管间压差很小，限流器开通，冷水可通过分流管实现进、出水管联通。
通过以上措施，热水器快速升温及二次开启时的出水温度稳定性已有较大改善，实际出水温度曲线，可以实现二次启动时，出水温度最高上升再1℃左右，而温度下降则在5℃左右，基本不会给用户使用带来影响。
五、结论
通过以上改进，我公司所开发的恒温型强抽家用燃气快速热水器，可以实现初次启动快速恒温，且初次启动恒温后、关机后再启动时，热水器出水口热水温度变化在±5℃范围内。总结：
1、燃气热水器二次启动时排出的长时间冷水，是产品一个主要痛点；
2、在一定条件下，强抽型燃气快速热水器可以取消前清扫以缩短热水器点火时间；
3、采用直流无刷电机风机，有利于实现热水器快速点火；
4、分流管结构可降低热水器停水温升，同时减少二次开启时热水器出冷水量；
5、综合以上设计，可以实现强抽型燃气快速热水器ST功能，更好的满足消费者需求。
好的恒温型燃气快速热水器应当做到，快速升温、二次启动无冷水。
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