我国机房空调技术专利发展概况

苏磊杰 周 凤

我国机房空调技术专利发展概况

苏磊杰 周 凤

（国家知识产权局专利局专利审查协作河南中心，河南郑州450018）

机房专用空调是指能够充分满足计算机房、数据中心环境条件要求的机房专用精密空调机，对温度、湿度及洁净度均有严格要求。本文介绍了机房空调技术在中国的专利申请概况，从专利申请量的变化、技术发展路线、主要申请人构成等方面进行分析，旨在为我国专利申请人在今后机房空调专利的技术发展研究方向提供一些参考和建议。

机房空调；数据中心；专利达到要求

Abstract:The air conditioner for computer room is a kind of special air conditioner which can meet the require⁃ments of environment of computer room and data center,which has strict requirements on temperature,humidity and cleanliness.This paper introduces the general situation of the patent application of air conditioning technology in China,and analyzes the changes of patent application,the development route of technology and the composition of major applicants,etc.It aims to provide some advices on the research direction in future developmet.

Key words:air conditioner for computer room;data center;patent;meet requirements

1 前言

机房空调是指能够充分满足计算机房、数据中心环境条件要求的机房专用精密空调机，机房中的设备包括大量微电子、精密机械设备，这些设备使用了大量的易受温湿度影响的电子元器件、机械构件，对温度、湿度及洁净度均有较严格的要求[1,2]。早期的机房使用舒适性空调机时，常常出现由于温湿度参数控制不当而造成设备运行不稳定，数据传输受干扰等问题。机房空调的技术发展与传统的舒适性空调相比，其对研发力量、试验场所等具有更高要求[3,4]。机房空调是目前研究的热点问题，众多企业、科研院校以及学者在此方面做出了很大的努力，本文从专利申请的角度对国内机房空调领域的技术发展概况进行分析。

2 专利申请概况

通过在中国专利文摘数据库（CNABS）中对机房空调整体系统及其控制、机房空调系统中的通用部件等方面进行检索，申请日截止到2016年12月31日，获得在中国提交的专利申请文献372篇，其能够在总体上反映机房空调技术在我国的专利现状与趋势，本文以该检索结果作为分析的数据样本。

2.1专利申请量变化

图1为机房空调领域在中国发明和实用新型专利申请的变化趋势，申请量可直接反映该技术领域发展的活跃程度，2000年以前专利申请量较少，机房空调技术发展缓慢，2005年左右专利申请量明显增长，2010年至今迅猛增长，显示了旺盛的发展势头。从机房空调专利申请量的变化可以看出，一方面，与电信行业的发展相关；另一方面，企业和科技工作者的专利意识在不断增强。在良好的发展环境和市场前景下，随着机房建设的不断加快和IT应用水平的不断突破，可以确定机房空调领域处在技术大力发展期，前景将十分广阔。

图1 机房空调技术专利申请年度变化趋势（1985年-2016年）

2.2专利申请人构成

从样本统计所得，机房空调领域专利90%以上为企业申请，目前国内的主要申请人有苏州昆拓热控、艾默生、佳力图空调、广东美的电器等。从专利申请状态来看，该领域国内自主企业与合资企业平分秋色。需要注意的是专利申请量的排名与创新力度的排名并不完全相符，这存在诸多因素，申请人对专利的注重和对科技的创新都有影响。在研究样本中，苏州昆拓热控是申请量最多的企业，业内熟知的开利、申菱、阿尔西等，尽管在空调领域的专利申请逾千件，但在机房空调领域的专利申请较少。

图2 机房空调技术申请人构成

3 技术发展路线

国内首个关于机房空调技术的专利出现于1986年，CN85205539U提出把风柜安装在活动地板风口上，使二次风不经过送回风道在送风静压箱内与一次风混合，避免在机房的活动地板下设置上下冷却水管，达到防止水淹事故并改善了最小制冷量。

由于机房趋向高密度化，排热量大，机房空调的能耗开始受到关注，以节能低耗为目的的机房空调进入创新阶段，代表性专利为2002年公开的CN2524147Y，提出了机房空调中用于节能的制冷循环装置，通过在压缩机旁设有随电磁控制阀的带制冷剂循环泵的旁路管，能够在室外气温较低时的工作状态下，用制冷剂循环泵代替压缩机运行，节能效果明显。

随着现代节能减排需求的不断增长，机房空调技术开始朝着多元化能源供应的方向发展，代表性专利为2008年公开的CN101280945A，详细地介绍了应用相变材料的机房空调的基本结构和工作原理，它是在空调顶板上设置相变材料储藏柜，利用相变材料发生相变时温度波动小的潜热来贮存热量，该申请通过蓄能系统高效地利用了白天的太阳能并用于夜间供冷供热，减少了电能消耗。

随着智控技术的不断发展和成熟，机房空调在智能控制方向的发展和创新开始进入新的阶段，代表性专利为2011年公开的CN102175055A，该申请提出采用机房火灾联动技术，将智能通风系统与机房动力环境监控系统、机房空调、烟雾传感器等机房安全关键设备关联起来，保障机房安全，实现送风制冷、除尘制冷等多种功效。

图3 机房空调技术发展路线

近几年，在空调设计制造领域中出现了众多的新型设计理念，对传统的零件或者排列进行升级，都是为了提高产品品质，减少产品对于能源的消耗。例如2014年公开的CN203533815U，该技术改变了传统通过电加热器进行空气加热的方法，不拆部件成为该专利产品的最大亮点，改变了修理电加热部件时需要拆卸风机的修理方法，这种改变对于空调维护带来了巨大的方便，提升了工作效率。例如2014年公开的CN103868160A，提出了微通道管空调机组这种新的机房空调产品，在节能方面具有很大的进展，该申请提供集加湿、新风及空气处理一体的节能空调，采用双层结构的湿膜加湿器，提高对空气的加湿量，同时采用新风焓值控制法，利用新风和回风的焓值比较来控制风阀的开启度，最大限度的节约能量。

4 主要申请人专利技术介绍

本文选择专利申请量较多，且在行业影响较大的企业申请人作为主要申请人，对其专利进行简单介绍以明晰技术研究方向。从各企业关于机房空调的专利内容可以看出，各企业对机房空调的技术研究都在进行优化创新，各自具有特色技术。

4.1苏州昆拓热控系统股份有限公司的重点专利技术

昆拓热控的专利申请量较多，研发重点在相对小型的机柜空调，包括机柜空调的整体系统，兼顾小型机柜空调的维修及防盗因素，并设计有专门用于机柜空调的风机装置。2006年昆拓热控提出了嵌入式一体化精密空调（文献CN1821666A），将室内机与室外机组合成一体，嵌入安装在墙体中，提高了制冷效率，方便了机柜安装。2013年昆拓热控提出了可变冷量空调器（文献CN103471211A），用于调整机柜的温度，该空调器通过可调速的压缩机及蒸发风机、冷凝风机，提供不同的冷量选择，满足不同的制冷需求。

4.2艾默生网络能源有限公司的重点专利技术

艾默生的产品涉及通信电源、机房专用精密空调、户外一体化通信机柜等多个网络能源产品。艾默生依托其在电气控制上的优势，侧重于数据中心使用的机房空调。2011年艾默生提出了超高热密度冷却系统（文献CN102103399A），空调设备设有两层冷却循环，制冷主机与冷却终端分离布置，冷却终端与被冷却设备形成全封闭式空气循环系统，显著提升了冷却效果，且空调系统运行不受外界因素干扰。2014年艾默生提出了模块化数据中心（文献CN204047015U），该模块化数据中心包括相对设置的排列机柜，两排机柜间形成通道，通道的端头设有空调机组，空调的风机出风侧朝向通道，提高了空调安装的便利性和数据中心的空间利用率。

4.3南京佳力图空调机电有限公司的重点专利技术

佳力图是国内专业化生产机房专用精密空调和配套机电产品的生产企业，佳力图侧重于机房空调节约能耗这方面。2009年佳力图提出了一体式节能型机房空调、大过冷度机房空调（文献CN101520211A），该机组通过有效增加系统过冷度，改善自身运行工况，提高制冷量，改善了空调系统的能效比。2013年佳力图提出了一种同步过冷和过热的机房空调（文献CN102927677A），该空调机组能够有效地增加系统过冷度和控制系统的过热度，提高制冷系统的工作性能和安全性能，提高了空调系统的效率。

4.4广东美的电器股份有限公司的重点专利技术

美的电器在空调领域早期侧重于舒适性空调机，对于机房精密空调起步较晚，不过作为该公司空调产业的一个细分，其机房空调机目前正逐步走向发展成熟。2010年美的提出了在压缩机制冷和换新风制冷两种方式之间自动切换的机房空调（文献CN101846361A），该空调机组考虑节能措施，引进室外空气进行降温，可避免室外超低温冷风直接吹入室内对机房设备可能造成的损坏。2015年美的提出了复合型机房空调系统（文献CN104633867A），该空调系统通过温控装置根据室外环境温度及换热介质的温度控制多个阀体的开合度，来改变换热介质的流通路径，有效利用室外冷源降低能耗。

5 结束语

综上所诉，当前机房空调领域技术发展整体呈上升趋势，处于发展期并具有广阔的前景。针对现代节能减排需求，以节能、低耗为目的的绿色机房成为发展趋势，机房空调技术正向着高智能控制、多元化能源供应的方向发展，电力资源紧张问题加快了太阳能光伏能源的利用，风力发电与机房空调的有机结合也成为现代机房空调技术发展的重要方向。

[1]张高记，吕建东，陈文学．通信基站节能减排评估指标及评估方法研究[J].电信科学，2011，27(3)：101-105．

[2]彭渊博，王浔，周明亮等．基于提高机房环境设定温度的机柜直冷技术的应用分析[J].石油石化节能，2013，(01)：16-18．

[3]Verizon.Verizon NEBSTM Compliance:Energy Efficiency Requirements for Telecommunications Equipment Verizon Technical Purchasing Requirement[S].VZ.TPR,2009:9205.

[4]吴业正．制冷原理及设备[M]．西安：西安交通大学出版社，2010．

General situation of air conditioner for computer room in domestic Patent Technology

Su Leijie Zhou Feng
(Patent Examination Cooperation Henan Center of The Patent Office,SIPO,Zhengzhou 450018,Henan,China)

TU831.4-18

A

1003-5168（2017）06-0057-03

2017-4-23

苏磊杰（1989.2-），女，硕士，审查员，研究方向：空调制冷；周凤（1988.6-），女，学士，研究方向：空调制冷、燃烧技术（等同于第一作者）。