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摘 要：环境污染和能源危机已成为当今社会的两大难题，如何合理的利用能源为人类创造现代生活已经成为当今社会的共识。在人类共同警视的时期，蓄能空调应运而生。本文介绍了蓄能空调的基本概念、蓄能空调工作原理，对国内蓄能空调的相关专利进行了检索，并进行了定性与定量分析，为该领域的研究者和企业提供专利信息参考，以期为我国蓄能空调行业的研究开发与市场发展提供技术依据。
关键词：蓄能空调；蓄能技术；专利分析
1 引言
随着城市化进程的不断加快，城市建筑能耗呈现加速增长的趋势，而建筑能耗中50%以上为空调用电。据统计，国内部分大城市的高峰用电量中空调用电就占了30% 以上，这样使得电力系统峰谷电价差急剧增加，电网负荷率明显下降。电网不得不实行拉闸限电，严重制约着工农业生产，给人们正常的生活带来不少影响，解决该问题的有效办法之一是应用蓄能技术。采用蓄能空调系统，可以全部或部分转移制冷设备的运行时间，相当于把难以储存的电能实现了储存，这样就可以减少用户变配电设备的容量。减少制冷设备的容量，提高设备的利用率，节省运行费用，更重要的是改善了电网的峰谷负荷差，充分提高了电厂的效率，间接改善大气环境污染。为了移峰填谷、平衡电网压力、提高城市电网负荷率，国家电力公司下属的各地方电力公司纷纷推出了峰谷分时电价政策，同时制订了针对蓄能空调技术推广使用的各种优惠政策，推动了蓄能空调技术的大力发展。
2 蓄能空调的基本概念及发展背景
2.1 蓄能空调的基本概念
所谓蓄能空调，就是利用蓄能设备在空调系统不需要能量或用能量小的时间内将多余的能量储存起来，在空调系统需求能量大的时间将这部分能量释放出来的空调系统。根据使用对象和储存温度的高低，可以将蓄能空调分为蓄热空调和蓄冷空调。按蓄能空调的蓄能原理可分为潜热蓄能和显热蓄能：潜热蓄能是将物质发生相变所吸收或释放的热能储存起来，而显热蓄能则是将物质发生温度变化时所吸收或释放的热能储存起来。在空调系统的应用中，以蓄冷为主。因此，本文主要介绍蓄冷空调。
3 蓄能空调工作原理
3.1 蓄冷空调系统
3.1.1 冰蓄冷空调系统
冰蓄冷是利用冰的相变潜热进行冷量的蓄存。冰蓄冷具有如下特点：蓄冷密度大，体积只有水蓄冷的几十分之一，便于储存，对蓄冷槽的要求较低，占用的空间小，容易做成标准化、系列化的标准设备。同时，冰蓄冷槽可就地制造，为广泛应用创造了条件。其主要缺点是：制冷机组的蒸发温度降低（要达到-10～-5℃），使压缩机性能系数减小；空调系统设备与管路比水蓄冷空调系统复杂。对于现有常规空调系统改造为蓄冷空调的系统，若用冰蓄冷困难较大，因为制冷主机的工况变化太大，空调末端设备也不适应。按蓄冰方式可分为盘管外蓄冰、封装冰蓄冷、冰片滑落式及冰晶式蓄冷。
3.1.2 水蓄冷空调系统
水蓄冷系统以空调用的冷水机组作为制冷设备，以保温槽作为蓄冷设备。空调主机在用电低谷时间将4～7℃的冷水蓄存起来，空调时将蓄存的冷水抽出使用。水蓄冷是利用水的温差进行蓄冷，可直接与常规空调系统匹配，无需其它专门设备。但这种系统只能储存水的显然，不能储存潜热，因此需要较大体积的蓄冷槽。
3.2 蓄热系统
热泵装置在环境温度较低的情况下使用时，室外机组中的换热器会结霜，严重影响其制热效果。热泵在化霜时会停止向室内供热，这造成了室内温度波动；同时使热泵运行效率降低。蓄热型热泵可以较好地改善热泵在低温下的运行性能。它利用低谷期电力，通过设备（热泵或电热器）产生热量，利用蓄热介质的显热或潜热特性，用一定方式将热量储存起来；而在电力负荷的高峰期将热量释放出来，以满足空调或生产工工艺的需要。（热泵蓄热系统示意图见图1）。
在冬季较高温度取暖时，冷凝器出来的热流体不是直接节流，而是先经过一个蓄热器，过冷后再节流，而后蒸发去压缩机。蓄热器中的蓄热材料不断吸收热量后温度升高，到一定温度后制冷剂过冷所释放的热量用于平衡蓄热器的漏热量。当室外温度降到较低的温度时，蒸发器的换热效果明显下降，仅通过蒸发器吸收室外热量已无法制取预期的热量，此时就可以利用蓄热器来补充。它有并联和串联两种方法。并联法是指从冷凝器出来的制冷剂一部分流进蓄热器过冷后节流，再在蒸发器中吸热蒸发；而另一部分制冷剂经过三通阀1再节流后直接吸收蓄热器的热量蒸发，最后两部分气体在三通阀2中混合后进入压缩机。串联法是指在较低温度下，冷凝器的流体全部流过三通阀1，节流后在蓄热器中吸热蒸发。
4 蓄能空调专利技术的发展情况分析
4.1 检索方法
有关蓄能空调的专利申请的国际专利分类号主要集中F24F5/00这个分类号上，通过采用分类号加关键词的检索方式在CNABS中进行了全面检索，检索时间截止到2013年12月31日，检索后的数据作为此次分析的样本。
4.2 不同年份申请量的分布情况和分析
图2为蓄能空调领域中国专利申请量的时间分布情况。由图2可以看出，1990～2013年间蓄能空调领域中国专利申请状况的整体发展趋势。从1990年开始至2001年，该领域中国专利申请量一直维持在较低的水平上。从2001年开始，该领域中国专利申请量迅速增加，由以前的每年不足10 件激增至2013 年的105件。从近年来该领域专利申请量激增的趋势可以看出，蓄能空调日益显示出巨大的技术和市场增势，该领域的科研也愈加活跃。主要是由于政府及公众对环境保护的日益重视，使得大量科研机构、高校和企业投入到蓄能空调的研究中，导致该领域中国专利申请量猛增。
4.3 不同申请人的申请量的分布情況和分析
按照不同申请人的申请量统计其分布，得到蓄能空调领域不同类型申请人分布，如图3所示。从图3可以看出，蓄能空调领域的专利申请，国内个人专利申请量和企业专利申请量较多，高校专利申请量次之，科研机构的申请量最少。科研机构专利申请量较少，很大原因在于作为具体应用领域的蓄能空调，不是注重高端技术研究的科研机构研究的重点。近年来随着我国对专利知识的普及，极大地提高了个人对相关专利申请的积极性，在国内蓄能空调领域，一些中小企业对专利的相关申请不是很专业，很多时候以个人名义申请专利，从而导致个人申请量增加。其中，高校申请主要集中在东南大学、上海交通大学、南京师范大学、湖南大学、上海海事大学、天津大学等高校；企业申请主要集中在杭州华电华源环境工程有限公司、北京英沣特能源技术有限公司、珠海格力电器股份有限公司、上海华电源牌环境工程有限公司、上海安悦节能技术有限公司、北京中瑞森新能源科技有限公司等企业；科研机构申请主要集中在中国科学院广州能源研究所、河南科技大学东海硅产业节能技术研究院、中国建筑材料科学研究总院、中国航天科技集团公司第五研究院第五一○研究所以及深圳清华大学研究院等科研机构。
5 结语
综合上文对蓄能空调领域专利申请的统计和分析，可以得出如下结论：
（1）国内申请人多集中在个人和企业，说明目前该领域已具有一定程度的产业化，但还需要进一步加强推广；
（2）东南大学、上海交通大学、南京师范大学、湖南大学等高校在该领域具有一定的研究成果，可作为该领域的检索参考。
（3）杭州华电华源环境工程有限公司、北京英沣特能源技术有限公司、珠海格力电器股份有限公司、上海华电源牌环境工程有限公司是企业中研究蓄能空调较多的企业。
可以看出，我国通过设计建造蓄能空调系统，积累了一些经验，认识到蓄能空调技术是移峰填谷的方法之一，有利于提高电网负荷和电网的安全经济运行。电力部门继续大力支持推广蓄能空调技术，充分运用价格杠杆鼓励用户采用蓄能空调。随着各地峰谷电价实施范围的进一步扩大和峰谷电价比的加大，为蓄能空调技术的推广应用提供了更为有利的条件。蓄能空调技术不仅是应对当前电力供应紧张形势的有效手段，而且即使在今后电力供应平衡时间，蓄能空调技术仍然是电力需求管理重要的移峰填谷技术措施。我国空调行业在过去短短十几年已有了长足的进步，但相比发达国家，无论是在研究还是工程技术上都还有一定的差距，这突显在能源的利用效率不高，在节能减排上所做出的贡献还不够。空调系统的节能降耗还有着巨大的空间，在对空调系统的节能进行深一步研究的同时，也要加强维护管理，国家政策也应给予正确的指导和建议，结合我国的国情，综合利用各项节能技术，趋利避害，最终将实现空调行业的节能，为国计民生做出一份贡献。
参考文献
[1] 方贵银.蓄能空调技术[M].第1版.机械工业出版社.
[2] 方贵银，徐锡斌.小型蓄冷空调系统研究[J].制冷，2003，22（1）：5-8.
关键词：蓄能空调；蓄能技术；专利分析
1 引言
随着城市化进程的不断加快，城市建筑能耗呈现加速增长的趋势，而建筑能耗中50%以上为空调用电。据统计，国内部分大城市的高峰用电量中空调用电就占了30% 以上，这样使得电力系统峰谷电价差急剧增加，电网负荷率明显下降。电网不得不实行拉闸限电，严重制约着工农业生产，给人们正常的生活带来不少影响，解决该问题的有效办法之一是应用蓄能技术。采用蓄能空调系统，可以全部或部分转移制冷设备的运行时间，相当于把难以储存的电能实现了储存，这样就可以减少用户变配电设备的容量。减少制冷设备的容量，提高设备的利用率，节省运行费用，更重要的是改善了电网的峰谷负荷差，充分提高了电厂的效率，间接改善大气环境污染。为了移峰填谷、平衡电网压力、提高城市电网负荷率，国家电力公司下属的各地方电力公司纷纷推出了峰谷分时电价政策，同时制订了针对蓄能空调技术推广使用的各种优惠政策，推动了蓄能空调技术的大力发展。
2 蓄能空调的基本概念及发展背景
2.1 蓄能空调的基本概念
所谓蓄能空调，就是利用蓄能设备在空调系统不需要能量或用能量小的时间内将多余的能量储存起来，在空调系统需求能量大的时间将这部分能量释放出来的空调系统。根据使用对象和储存温度的高低，可以将蓄能空调分为蓄热空调和蓄冷空调。按蓄能空调的蓄能原理可分为潜热蓄能和显热蓄能：潜热蓄能是将物质发生相变所吸收或释放的热能储存起来，而显热蓄能则是将物质发生温度变化时所吸收或释放的热能储存起来。在空调系统的应用中，以蓄冷为主。因此，本文主要介绍蓄冷空调。
3 蓄能空调工作原理
3.1 蓄冷空调系统
3.1.1 冰蓄冷空调系统
冰蓄冷是利用冰的相变潜热进行冷量的蓄存。冰蓄冷具有如下特点：蓄冷密度大，体积只有水蓄冷的几十分之一，便于储存，对蓄冷槽的要求较低，占用的空间小，容易做成标准化、系列化的标准设备。同时，冰蓄冷槽可就地制造，为广泛应用创造了条件。其主要缺点是：制冷机组的蒸发温度降低（要达到-10～-5℃），使压缩机性能系数减小；空调系统设备与管路比水蓄冷空调系统复杂。对于现有常规空调系统改造为蓄冷空调的系统，若用冰蓄冷困难较大，因为制冷主机的工况变化太大，空调末端设备也不适应。按蓄冰方式可分为盘管外蓄冰、封装冰蓄冷、冰片滑落式及冰晶式蓄冷。
3.1.2 水蓄冷空调系统
水蓄冷系统以空调用的冷水机组作为制冷设备，以保温槽作为蓄冷设备。空调主机在用电低谷时间将4～7℃的冷水蓄存起来，空调时将蓄存的冷水抽出使用。水蓄冷是利用水的温差进行蓄冷，可直接与常规空调系统匹配，无需其它专门设备。但这种系统只能储存水的显然，不能储存潜热，因此需要较大体积的蓄冷槽。
3.2 蓄热系统
热泵装置在环境温度较低的情况下使用时，室外机组中的换热器会结霜，严重影响其制热效果。热泵在化霜时会停止向室内供热，这造成了室内温度波动；同时使热泵运行效率降低。蓄热型热泵可以较好地改善热泵在低温下的运行性能。它利用低谷期电力，通过设备（热泵或电热器）产生热量，利用蓄热介质的显热或潜热特性，用一定方式将热量储存起来；而在电力负荷的高峰期将热量释放出来，以满足空调或生产工工艺的需要。（热泵蓄热系统示意图见图1）。
在冬季较高温度取暖时，冷凝器出来的热流体不是直接节流，而是先经过一个蓄热器，过冷后再节流，而后蒸发去压缩机。蓄热器中的蓄热材料不断吸收热量后温度升高，到一定温度后制冷剂过冷所释放的热量用于平衡蓄热器的漏热量。当室外温度降到较低的温度时，蒸发器的换热效果明显下降，仅通过蒸发器吸收室外热量已无法制取预期的热量，此时就可以利用蓄热器来补充。它有并联和串联两种方法。并联法是指从冷凝器出来的制冷剂一部分流进蓄热器过冷后节流，再在蒸发器中吸热蒸发；而另一部分制冷剂经过三通阀1再节流后直接吸收蓄热器的热量蒸发，最后两部分气体在三通阀2中混合后进入压缩机。串联法是指在较低温度下，冷凝器的流体全部流过三通阀1，节流后在蓄热器中吸热蒸发。
4 蓄能空调专利技术的发展情况分析
4.1 检索方法
有关蓄能空调的专利申请的国际专利分类号主要集中F24F5/00这个分类号上，通过采用分类号加关键词的检索方式在CNABS中进行了全面检索，检索时间截止到2013年12月31日，检索后的数据作为此次分析的样本。
4.2 不同年份申请量的分布情况和分析
图2为蓄能空调领域中国专利申请量的时间分布情况。由图2可以看出，1990～2013年间蓄能空调领域中国专利申请状况的整体发展趋势。从1990年开始至2001年，该领域中国专利申请量一直维持在较低的水平上。从2001年开始，该领域中国专利申请量迅速增加，由以前的每年不足10 件激增至2013 年的105件。从近年来该领域专利申请量激增的趋势可以看出，蓄能空调日益显示出巨大的技术和市场增势，该领域的科研也愈加活跃。主要是由于政府及公众对环境保护的日益重视，使得大量科研机构、高校和企业投入到蓄能空调的研究中，导致该领域中国专利申请量猛增。
4.3 不同申请人的申请量的分布情況和分析
按照不同申请人的申请量统计其分布，得到蓄能空调领域不同类型申请人分布，如图3所示。从图3可以看出，蓄能空调领域的专利申请，国内个人专利申请量和企业专利申请量较多，高校专利申请量次之，科研机构的申请量最少。科研机构专利申请量较少，很大原因在于作为具体应用领域的蓄能空调，不是注重高端技术研究的科研机构研究的重点。近年来随着我国对专利知识的普及，极大地提高了个人对相关专利申请的积极性，在国内蓄能空调领域，一些中小企业对专利的相关申请不是很专业，很多时候以个人名义申请专利，从而导致个人申请量增加。其中，高校申请主要集中在东南大学、上海交通大学、南京师范大学、湖南大学、上海海事大学、天津大学等高校；企业申请主要集中在杭州华电华源环境工程有限公司、北京英沣特能源技术有限公司、珠海格力电器股份有限公司、上海华电源牌环境工程有限公司、上海安悦节能技术有限公司、北京中瑞森新能源科技有限公司等企业；科研机构申请主要集中在中国科学院广州能源研究所、河南科技大学东海硅产业节能技术研究院、中国建筑材料科学研究总院、中国航天科技集团公司第五研究院第五一○研究所以及深圳清华大学研究院等科研机构。
5 结语
综合上文对蓄能空调领域专利申请的统计和分析，可以得出如下结论：
（1）国内申请人多集中在个人和企业，说明目前该领域已具有一定程度的产业化，但还需要进一步加强推广；
（2）东南大学、上海交通大学、南京师范大学、湖南大学等高校在该领域具有一定的研究成果，可作为该领域的检索参考。
（3）杭州华电华源环境工程有限公司、北京英沣特能源技术有限公司、珠海格力电器股份有限公司、上海华电源牌环境工程有限公司是企业中研究蓄能空调较多的企业。
可以看出，我国通过设计建造蓄能空调系统，积累了一些经验，认识到蓄能空调技术是移峰填谷的方法之一，有利于提高电网负荷和电网的安全经济运行。电力部门继续大力支持推广蓄能空调技术，充分运用价格杠杆鼓励用户采用蓄能空调。随着各地峰谷电价实施范围的进一步扩大和峰谷电价比的加大，为蓄能空调技术的推广应用提供了更为有利的条件。蓄能空调技术不仅是应对当前电力供应紧张形势的有效手段，而且即使在今后电力供应平衡时间，蓄能空调技术仍然是电力需求管理重要的移峰填谷技术措施。我国空调行业在过去短短十几年已有了长足的进步，但相比发达国家，无论是在研究还是工程技术上都还有一定的差距，这突显在能源的利用效率不高，在节能减排上所做出的贡献还不够。空调系统的节能降耗还有着巨大的空间，在对空调系统的节能进行深一步研究的同时，也要加强维护管理，国家政策也应给予正确的指导和建议，结合我国的国情，综合利用各项节能技术，趋利避害，最终将实现空调行业的节能，为国计民生做出一份贡献。
参考文献
[1] 方贵银.蓄能空调技术[M].第1版.机械工业出版社.
[2] 方贵银，徐锡斌.小型蓄冷空调系统研究[J].制冷，2003，22（1）：5-8.