近年來，隨著城鎮(zhèn)化進程的發(fā)展以及燃氣管網(wǎng)建設的全面鋪開，國內(nèi)燃氣熱水器的產(chǎn)銷量保持了兩位數(shù)的年增長率。中國市場的燃氣熱水器幾乎都是快速加熱型產(chǎn)品，具有加熱快速、體積緊湊、價格低等特點，在與電熱水器、熱泵熱水器、太陽能熱水器的競爭過程中，逐步占據(jù)優(yōu)勢，燃氣熱水器已經(jīng)連續(xù)幾年成為中國家用熱水器市場上銷售額份額第一的類別。經(jīng)過多年的發(fā)展，中國燃氣熱水器制造業(yè)經(jīng)歷了從無到有、從小到大的發(fā)展過程，目前行業(yè)的生產(chǎn)能力已經(jīng)達到世界第一。
行至2020年，燃氣熱水器行業(yè)已經(jīng)踏上由大到強的發(fā)展道路。其中，把握技術發(fā)展趨勢至關重要?？v觀全球燃氣熱水器行業(yè)的發(fā)展，筆者認為，未來的技術發(fā)展或將主要從能效（通過燃氣利用方式的轉變，實現(xiàn)對低碳社會建設的貢獻）、聯(lián)網(wǎng)（利用物聯(lián)網(wǎng)等信息技術手段，適應社會的變化）、智能（利用智能技術，完善產(chǎn)品自身的功能）、體驗（利用各種技術手段，進一步改善用戶的產(chǎn)品使用體驗）四大方向延展開來。

燃氣利用方式
從熱力學角度來看，即使采用回收煙氣中水蒸氣的潛熱，燃氣熱水器能源利用效率的提高空間也已經(jīng)不多。于是，轉變能源方式就成為燃氣熱水器提高能源利用效率的重要途徑。
目前，在家用燃氣利用領域，燃氣梯級利用的方式主要有兩條技術路線。一是熱電聯(lián)產(chǎn)，利用燃氣發(fā)電，將發(fā)電過程中產(chǎn)生的熱量加以利用；二是多種熱源組合利用，將燃氣加熱手段作為后備。前者屬于較為復雜的燃氣利用方式，將其納入燃氣熱水器的領域不太合適；后者仍屬于熱水加熱領域，將其作為燃氣熱水器的延伸比較合理。
以往在空調(diào)、熱泵行業(yè)以及太陽能熱利用行業(yè)，燃氣加熱手段會作為配套部件出現(xiàn)。而近年來，情況發(fā)生了很大的變化，熱泵、太陽能集熱器更多地成為燃氣熱水器的配套部件。無論如何，相對于空氣源熱泵以及太陽能集熱器的加熱性能，燃氣加熱的突出優(yōu)勢是運行不受環(huán)境變化的影響，而且對熱負荷響應快，從而可以保證用戶能夠得到良好的使用體驗，客觀上促進了空氣源熱泵和太陽能集熱器的市場的發(fā)展。
2020年4月，能率在日本開始銷售新一代名為ユコアHYBRID-S（ECO HYBRID-S）的燃氣—熱泵組合式熱水器。ユコアHYBRID（ECO HYBRID）系列產(chǎn)品自2013年開始進入日本市場，ECO HYBRID-S的特點是價格有所下調(diào)，更多地考慮了產(chǎn)品的安裝和可操作性，同時熱泵單元采用100V插座。此外，該產(chǎn)品還具備語音控制功能。
能率的ECO HYBRID系列產(chǎn)品曾在2017年獲得日本節(jié)能中心大獎。與燃氣熱水器相比，該組合式熱水器通過結合冷凝式燃氣熱水器和熱泵熱水器的優(yōu)點，將熱水供應和保溫的全生命周期綜合一次能耗降低約40%。這種組合式熱水器的節(jié)能性主要體現(xiàn)在兩個方面。一方面，利用空氣源熱泵在環(huán)境溫度較高時的高運行效率，以及輸出溫度較低的熱水時效率較高的優(yōu)勢，即使用水溫度較高，也可以分兩段加熱，加熱溫度較低的加熱過程利用熱泵，溫度較高的加熱過程利用燃氣熱水器；另一方面，利用控制手段，通過自學習預測熱水需求的溫度和用水量，合理設定兩種熱源裝置的運行狀態(tài)，降低運行能耗。在非沐浴時段，盡可能降低水箱儲存的熱水溫度。實際上，廚房所需的熱水溫度通常較低，46℃以下就可以滿足需求，而且相應時段的環(huán)境溫度較高，合理調(diào)整熱源裝置的運行參數(shù)，可以顯著降低保溫過程的熱損失，同時充分利用空氣源熱泵在加熱較低溫度熱水時效率較高的優(yōu)勢。能率公司的ECO HYBRID配套的空氣源熱泵所使用的制冷劑是R290（丙烷），是目前環(huán)境影響特性最優(yōu)的天然制冷劑之一。此外，ECO HYBRID在防災措施方面，還配備了與太陽能光伏系統(tǒng)連接，以及連接應急內(nèi)燃發(fā)電機的接口和運行模式。
2019年12月，林內(nèi)開始在日本銷售具備光伏發(fā)電功能的燃氣—熱泵組合式熱水器ECO ONE SOLAR。該產(chǎn)品與林內(nèi)公司2010年開始銷售的ECO ONE燃氣—熱泵組合式熱水器之間最大的差異，是新增了部分防災功能。ECO ONE SOLAR配備的太陽能光伏發(fā)電裝置，除了滿足燃氣熱水器的供電需求之外，還能兼顧發(fā)生災害時冰箱和浴室、衛(wèi)生間的用電需求?？紤]到冰箱在日間有相對穩(wěn)定的電力需求，所以平時太陽光伏系統(tǒng)主要向冰箱供電，避免光伏發(fā)電裝置運行導致電力過剩。在發(fā)生電力供應中斷時，太陽能光伏電池和蓄電池一般可以維持燃氣熱水器、冰箱和浴室、衛(wèi)生間的用電需求，即使發(fā)生燃氣供應中斷或供水中斷的情況，儲水箱內(nèi)的存水依然可以在一定程度上緩解災害產(chǎn)生的不良影響。此外，該產(chǎn)品還具備與應急燃氣發(fā)電機進行熱電聯(lián)產(chǎn)運行的功能，當燃氣發(fā)電機組發(fā)電運行時，發(fā)電過程產(chǎn)生的余熱用于加熱生活熱水，可顯著提高能源的利用效率。
另一種具有代表性的產(chǎn)品是太陽能—燃氣熱水器SOLAMO，這是日本東京燃氣公司在2010年開始銷售的組合式燃氣熱水器。SOLAMO的主要特點是將燃氣熱水器作為后備熱源，優(yōu)先利用太陽能加熱，當太陽能加熱量不足時，燃氣熱水器開始補充加熱量。該系列產(chǎn)品包括僅供生活熱水的型號，以及可以供暖和供生活熱水的型號。SOLAMO的控制系統(tǒng)具備能量可視化功能，可以顯示太陽能的利用狀態(tài)以及消耗的燃氣和電力。這些信息以及用戶的熱水使用規(guī)律信息，可以成為優(yōu)化運行熱水器的依據(jù)，從而達到獲得良好舒適性和減少燃氣和電力費用的效果。這種組合式熱水器的太陽能保證率較低，在全年熱水加熱的熱量中，太陽能保證率僅為16%以下，考慮到安裝位置差異等因素的影響，實際使用的效果約為10%以上，大致上只能達到中國太陽能熱水系統(tǒng)保證率要求的1/3左右。但是，如果從設計者角度來看，太陽能保證率達到10%的組合式熱水器的節(jié)約燃氣效果，已經(jīng)明顯突破燃氣熱水器的能效上限，實現(xiàn)了節(jié)能。同時，這樣的組合式熱水器在使用體驗上與使用燃氣熱水器時所獲得的較好體驗基本無異。實際上，要求過高的太陽能保證率，在客觀上犧牲了用戶使用體驗，這也許是近幾年中國太陽能熱水器市場大幅度下滑的原因之一。當補貼政策退出后，太陽能熱水器能夠被用戶接受的理由，就是其技術經(jīng)濟競爭力，脫離實際，追求過高的太陽能保證率指標，最終導致用戶放棄太陽能熱水器。
SOLAMO的典型運行模式是，利用太陽能集熱器加熱防凍液，通過集熱泵循環(huán)加熱熱收集回路中將熱量送入儲水箱中，這些熱量優(yōu)先用于供暖，包括作為浴室暖風機的熱源，實現(xiàn)對浴室空氣的加熱和干燥，同時利用生活熱水專用熱交換器加熱生活熱水。如果太陽能集熱不足，或熱水、浴缸和加熱所需的溫度未達到要求，就利用燃氣熱水器快速將生活熱水加熱至所設定的溫度。
東京燃氣公司在2013年秋季竣工的國領阿爾法公寓安裝了58套SOLAMO，這些產(chǎn)品具備供暖和生活熱水加熱功能，太陽能集熱器為陽臺護欄一體式結構，垂直安裝在陽臺上代替護欄。大阪燃氣公司的SOLAMO示范項目則安裝在旭化成建筑技術研究所示范大樓，該項目太陽能集熱器采用屋頂安裝方式，為具備供暖和生活熱水加熱功能的型號。

物聯(lián)網(wǎng)應用
聯(lián)網(wǎng)使產(chǎn)品能夠利用外部資源擴展其功能，是近年來家用燃氣具和家用電器產(chǎn)品技術發(fā)展的重要領域。物聯(lián)網(wǎng)通過與外部的信息交換，不僅可以使產(chǎn)品運行所需的信息更加完整、充分，也可以向用戶提供合理使用產(chǎn)品所需的更豐富的信息，從而有效提高產(chǎn)品使用效用，這是廣義智能化的實現(xiàn)形式。由于與中國市場有著不同的產(chǎn)品結構，日本家用燃氣具產(chǎn)品在物聯(lián)網(wǎng)應用領域的探索值得關注。
日本大阪燃氣公司于2016年4月開始啟動云服務平臺，最早接入的是家用燃料電池，到目前為止，超過94%的燃料電池處于云服務器的監(jiān)控之下。隨后在2017年10月，該云平臺支持具備物聯(lián)網(wǎng)聯(lián)接功能的冷凝式燃氣熱水器，提供燃氣熱水器故障時發(fā)送通知、沐浴安全監(jiān)護和健康管理等服務。物聯(lián)網(wǎng)的人機交互通過專用遙控器、智能手機和Amazon智能音箱、Google Home智能音箱等實現(xiàn)。
目前，物聯(lián)網(wǎng)支持的功能包括：通過智能音箱揚聲器操作燃氣具產(chǎn)品，如供暖和熱水功能的運行狀態(tài)；利用智能手機APP監(jiān)控熱水的使用情況，如不同時段的熱水使用量和熱水溫度等；利用智能手機APP通知功能，接收燃氣公司推送的信息；向用戶提供燃氣消耗的細分記錄可視化服務，如生活熱水和供暖的單項消耗量等；通過智能音箱或可視化界面查詢費用和使用記錄。
日本能率公司目前已經(jīng)有多個型號的物聯(lián)網(wǎng)控制系統(tǒng)在市場上銷售。例如，能率2017年在ECO HYBRID產(chǎn)品中增加了遠程操作功能，支持無線LAN（局域網(wǎng)）的控制器。利用無線LAN，家人可以通過安裝了相應程序的智能手機或平板電腦，實時了解沐浴者的情況，實現(xiàn)對沐浴者進行安全監(jiān)護。同時，遠程操作功能可以實現(xiàn)遠程設置熱水器的運行狀態(tài)，這項功能對于老人和兒童的安全監(jiān)護具有重要意義。據(jù)統(tǒng)計，在日本，每年由于沐浴過程中室內(nèi)溫度變化、水溫、人體沐浴過程的生理狀態(tài)變化等因素，導致老年人死亡的人數(shù)，比交通事故造成的死亡人數(shù)還要多。所以，沐浴過程的安全監(jiān)護，成為日本熱水器安全領域的新課題。此外，控制系統(tǒng)允許用戶遠程設定燃氣熱水器的運行參數(shù)，在回家的路上就可以將浴室溫度預熱以及準備熱水?？刂葡到y(tǒng)符合日本智能家居協(xié)議ECHONET Lite標準，并支持與住宅能源管理系統(tǒng)（HEMS）的連接。
RC-G001EW是能率公司2018年9月上市的可通過無線LAN控制系統(tǒng)的型號，除了常規(guī)的應用程序之外，新增了語音AI助手Alexa，包括智能音箱Amazon Echo和Alexa兼容的設備，可以通過語音指令實現(xiàn)自動清潔浴缸，以及浴缸注水、浴缸恒溫，浴室供暖等功能。RC-G001EW是冷凝式燃氣熱水器GT-C62系列的配套控制系統(tǒng)。能率2019年3月開始銷售新一代支持語音控制的無線LAN控制系統(tǒng)RC-G057PEW。與RC-G001EW不同的是，RC-G057PEW是用于燃氣—熱泵組合式熱水器ECO HYBRID的配套控制系統(tǒng)，可通過語音指令設置自動清潔浴缸、浴缸注水、浴缸恒溫和浴室供暖等功能。
日本東京燃氣公司2019年8月發(fā)布了用于熱水系統(tǒng)的物聯(lián)網(wǎng)控制器AXiS smart。該控制器的特點是利用物聯(lián)網(wǎng)和數(shù)字技術來減少沐浴過程發(fā)生的安全事故。利用東京燃氣和日本九州理工學院合作開發(fā)的新型人體傳感器，并結合門傳感器和水位傳感器等獲得的信息，檢測浴室的出入情況和沐浴者的狀態(tài)。如果這些傳感器在設定時間內(nèi)未檢測到沐浴者的運動，就會通過控制器的語音功能發(fā)出提示音和語音，以確保沐浴者的安全；如果沐浴者對這些信息沒有及時響應，控制器會通過安全沐浴支持功能立即通知其他家庭成員。AXiS smart系列控制器的高性能型號還具備人體脂肪比例測量等健康管理功能。
日本林內(nèi)公司在中國市場銷售的新一代倚天系列燃氣熱水器配備了無線遙控器，遙控器可以與主機完全分離，直接安裝在浴室內(nèi)，做到熱水器與浴室隔離，確保安全、便利，用戶通過無線通信手段Wi-Fi就能夠實時了解燃氣熱水器的工作狀態(tài)。
德國威能公司在中國銷售的turboMAG plus系列燃氣熱水器配備了遠程無線射頻遙控器以及威管家手機APP云端控制，在家中的任何位置都能使用無線遙控器一鍵開啟熱循環(huán)，手機APP更可以為用戶實現(xiàn)一“鍵”熱循環(huán)，達到設定溫度后智能提醒用戶，使用便捷，節(jié)能省氣。定時功能還可以提前開啟預熱，每天3個時段定時循環(huán)加熱，實現(xiàn)個性化定制熱水。

產(chǎn)品智能化
產(chǎn)品智能化是利用產(chǎn)品自身配備的信息采集、傳輸、處理功能，對影響運行的各種信息進行收集和計算，實現(xiàn)最優(yōu)的運行。產(chǎn)品智能化涉及的內(nèi)容十分廣泛，涵蓋了安全性、技術性、經(jīng)濟性、舒適性以及使用性等多個方面。
當前，中國市場對沐浴過程的安全性需求，基本處于防止水溫過高階段，較多的產(chǎn)品采用水溫分段設置的方式處理。一方面，不同年齡家庭成員對水溫的要求不同，成人的適宜水溫不一定適合兒童和老人；另一方面，浴室的適宜水溫和廚房用水溫度顯然是不一樣的。日本林內(nèi)公司的倚天系列燃氣熱水器能夠根據(jù)家庭成員的不同需求設定個性化的溫度模式，使用時溫度模式可以做到一鍵切換，不再需要針對不同需求進行逐一設定。能率在中國銷售的L3系列燃氣熱水器，采用語音控制技術，使用者可以通過語音信息了解水溫等狀態(tài)，更有效地防止燙傷事故；配合48℃安心溫度鎖，避免老人和兒童的誤操作導致水溫過高。阿里斯頓在中國銷售的Next EVO 2.0燃氣熱水器配備了溫感系統(tǒng)，兒童、成人、廚房3個溫度專屬按鍵，每個按鍵都可單獨存儲并記憶專屬溫度，一鍵點擊即可切換模式。
在燃燒安全性方面，近年來企業(yè)比較重視智能化技術對燃燒系統(tǒng)的監(jiān)控調(diào)節(jié)手段。阿里斯頓全新的Next EVO2.0燃氣熱水器內(nèi)置一氧化碳報警系統(tǒng)，當一氧化碳濃度超過150ppm時，觸發(fā)聲光警報。A.O.史密斯零冷水型燃氣熱水器在防止一氧化碳中毒方面采取的措施包括：分離監(jiān)控，24小時監(jiān)控濃度；手動清除，強力抽排；抽氣增燃，在用氣高峰時保證穩(wěn)定燃燒，減少產(chǎn)生；抗風穩(wěn)燃，在室外大風時穩(wěn)定燃燒，減少產(chǎn)生；負壓防逃逸，用大吸力防止逃逸。
博世Therm 6600 F燃氣熱水器采用密閉型高效強化燃燒，在有效減少熱負荷損失的同時還配備了多重安全保護系統(tǒng)，保障產(chǎn)品的安全性。除了燃氣閥門雙重保險裝置、故障自我診斷裝置、不完全燃燒檢測裝置等，該產(chǎn)品還可選配一氧化碳濃度探測器，實時監(jiān)測室內(nèi)一氧化碳濃度，并通過熱水器顯示屏查看當前一氧化碳含量。當室內(nèi)有害氣體達到規(guī)定濃度時，探測器會自動開啟聲光報警并且立即切斷氣源，打開熱水器排風系統(tǒng)向室外持續(xù)排氣直至有害氣體濃度降至安全水平。
自適應控制技術的應用對燃氣熱水器的燃燒安全性提高，效果十分顯著。博世Therm 6600 F熱水器的控制系統(tǒng)，可以對水流量、進水溫度等多組數(shù)據(jù)進行分析處理，迅速設定熱水器最佳參數(shù)以保證出水溫度的恒定。其自適應控制功能可通過計算進風系統(tǒng)和排煙系統(tǒng)的長度等參數(shù)，自動調(diào)節(jié)風機的狀態(tài)以獲得最佳燃燒工況，讓熱水器運行更加穩(wěn)定，使用戶獲得最佳的沐浴體驗。
萬和在燃氣熱水器的燃燒自適應控制技術方面也取得突破，通過離子電流檢測技術的應用，實現(xiàn)了自適應調(diào)節(jié)。通過對燃燒火焰產(chǎn)生的離子電流檢測，綜合風壓、水流量、水溫等參數(shù)的測量數(shù)據(jù)，可以實時判定燃燒狀態(tài)的計劃趨勢，分析影響燃燒條件的因素，從而及時采取相應的調(diào)節(jié)措施，確保燃燒狀態(tài)保持最優(yōu)，防止一氧化碳濃度異常升高，實現(xiàn)主動防止一氧化碳中毒的危險。該技術與一氧化碳傳感器配合，可以利用主動和被動措施相結合更可靠地防止一氧化碳中毒事故發(fā)生。
自適應控制技術另一個突出的優(yōu)點是，可以使得燃燒效率的控制能力更強，燃氣熱水器的燃燒過程更加穩(wěn)定和高效。當發(fā)生室外風壓變化、進水溫度和流量變化以及燃氣參數(shù)變化的情況下，燃燒過程仍然具有良好的控性。自適應控制技術的應用，對提高產(chǎn)品在極端運行環(huán)境下的適應能力十分有利。例如，阿里斯頓Next EVO2.0能夠感知外界風速，自動調(diào)整熱水器的運行狀態(tài)，防止大風造成的氣流倒灌，保障充分燃燒，持續(xù)穩(wěn)定提供舒適熱水，能抗9級大風。

改善使用體驗
保持水溫的穩(wěn)定，是燃氣熱水器保證用戶使用體驗的基本手段。能率在F4系列燃氣熱水器中通過配備水量伺服器顯著提高了熱水器的恒溫性能。在供水壓力、流量以及水溫需求等因素發(fā)生變化時，水量伺服器能夠快速精確地調(diào)節(jié)水流量，從而維持水溫穩(wěn)定，在多點同時用水的場所，該特性更加突出。在夏季進水溫度高時，燃氣熱水器的熱負荷減小，水量伺服器就會增大出水量，防止水溫過高；在冬天進水溫度低時，燃氣熱水器熱負荷增大，水量伺服器就會相應減少進水量，以縮短升溫時間。由此可見，水量伺服器可以智能調(diào)節(jié)進出水量，在面對各種使用環(huán)境變化時，也能維持住宅內(nèi)各個用水點的水溫穩(wěn)定。威能turboMAG pro熱水器就配備了水量伺服自動調(diào)節(jié)裝置，可根據(jù)進出水溫度、水流量、燃氣配比綜合動態(tài)平衡進行調(diào)節(jié)，用戶在使用過程中，恒溫精確度可達到±0.5℃左右。
在空調(diào)領域應用多年的環(huán)境溫度補償技術，近年也在改善燃氣熱水器使用體驗方面得到應用。溫度補償?shù)脑硎窃诓煌耐饨鐪囟葪l件下，人體溫度感覺會有所變化，所以恒溫功能只是維持出水的溫度不變，無法適應體感變化需要。阿里斯頓Next EVO 2.0燃氣熱水器配備了Auto智感應系統(tǒng)，采用雙溫感雙調(diào)節(jié)系統(tǒng)，通過探測外界水溫波動，自動修正出水溫度，從而獲得更好的使用體驗。美的HS8燃氣熱水器具備隨溫感技術，能夠根據(jù)天氣變化進行水溫調(diào)整。當熱水器處于智溫感模式時，進水溫度每變化4℃，設置溫度相應變化1℃，最大變化范圍為36℃~48℃。
解決夏季最小溫升過高問題，是燃氣熱水器改善用戶體驗的重要課題。對于目前在燃氣熱水器普遍采用的大氣式燃燒型產(chǎn)品來說，分段燃燒方式是負荷調(diào)節(jié)的基本手段。博世Therm 6600 F熱水器采用3段4火力分段燃燒技術。該技術可按需調(diào)節(jié)火力分配，杜絕不必要的燃燒進而節(jié)約資源，實現(xiàn)舒適與綠色并行。A.O.史密斯在中國銷售的L1PB-V9零冷水燃氣采暖/熱水兩用爐，以5段式燃燒技術，最少2排分段燃燒，最小功率為1.8kW，即使面對夏季較高進水溫度，也能保證水溫恒定舒適。威能turboMAG pro燃氣熱水器具備14%~100%超寬廣的負荷調(diào)節(jié)范圍，實現(xiàn)夏季沐浴水溫不過過高，冬季可以隨心享受到舒適的熱水浴。萬和公司的燃氣熱水器在低負荷運行方面，利用分段和比例調(diào)節(jié)措施能夠實現(xiàn)最小功率為1.6kW的穩(wěn)定運行，負荷率降低至10%左右。
日本市場上高配置的燃氣熱水器，通常還具備浴室環(huán)境控制的功能。一方面，利用熱水器的供暖功能，調(diào)節(jié)浴室的溫度，從而改善沐浴過程的體驗；另一方面，利用浴室暖風干燥機，調(diào)節(jié)浴室內(nèi)的濕度。除了在沐浴期間調(diào)節(jié)適宜的室內(nèi)溫濕度之外，浴室暖風干燥機的另一個重要作用，就是把晾在浴室內(nèi)的濕衣服吹干，這是頗具日本特色的使用方式。