基于用户特性的空调动态控制专利技术综述

基于用户特性的空调动态控制专利技术综述

李蕾郑少群

国家知识产权局专利局专利审查协作天津中心天津300304

摘要：现代社会人们在建筑室内环境中度过的时间较长，人们对室内环境品质和舒适度的要求也越来越高，而人体舒适度的影响因素较多，因此如何基于用户特性对空调进行动态控制是目前全球各大空调企业的重要研究内容和专利布局点。本文通过对基于用户特性的空调动态控制专利技术文献进行了分类分析和总结，归纳了该技术中的研究热点，以期对该技术的研发做出梳理和建议。

一、引言

舒适的感觉，是人体对于环境的感知，它通过神经系统传递至大脑产生反应，会受人体代谢、空间氛围、工作节奏，甚至性格、性别、心情等的影响，在现有技术条件下，这些因素无法通过数值简单定义[1-2]。而空调系统的设计一般是按照其额定运行工况与环境参数进行计算的，其使用过程中只能满足人们在额定值附近的工况下的热舒适需求。在空调的受控区域内，根据用户的类型、数量、位置、活动量等，每个用户对用户的热舒适度的感受不同[3-4]。随着空调使用的普遍性，人们对空调的动态控制提出了要求，因此在整个持续的建筑生命周期内，如何基于用户特性对空调进行控制是空调发展中需要攻克的关键技术难题，只有基于用户对空调进行空调，才能实现提高用户舒适度的个性化室内舒适环境。

二、技术概述及全球专利分析

截至2018年12月30日，在SIPOABS、DWPI、CNABS等数据库中利用关键词及分类号进行检索，并对结果进行筛选，剔除不属于基于用户特性的空调动态控制专利技术领域的专利文献，同时去重、合并同族后共获得专利申请544项，随后对该技术全球和中国专利申请的变化趋势、各国的申请量分布及重要申请人进行了分析。

1、专利申请量变化趋势

图1是基于用户特性的空调动态控制专利历年申请量变化趋势图。

从图1可以看出，基于用户特性的空调动态控制专利在2010年之前处于技术萌芽阶段。在该阶段，空调慢慢成为是全球人类生活中重要的组成部分，但全球能源的紧张情况又非常严重，各国开始提倡节能环保。国外一些技术先进的公司及高校例如日本的东芝、日立、金泽大学、韩国的三星以及美国的能量眼公司开始少量申请基于用户特性的中央空调动态控制的专利，主要采用人体检测装置，检测建筑中的人员数量，根据人员的数量对空调进行控制以减少不必要的能源消耗，而这个时期国内还没有相关的专利申请出现。从2010年-2013年，美国和日本的申请量呈平稳上升趋势，我国在2012年以后才出现相关的专利申请。在该阶段各种人体识别技术也较为成熟，国外公司例如三菱、大金、通用电气等，国内的美的、海尔等开始陆续将其引入空调领域。从2014年至今，基于用户特性的空调动态控制技术处于快速增长期。对于2018年的申请量分布，因近两年的申请有很大一部分处于未公开状态，参考意义并不大。

2、专利申请量分布

为了了解基于用户特性的空调动态控制专利技术在全球的专利分布情况，本文通过对检索所获得的该领域的专利申请进行统计与分析，详见图2。涉及申请共544件，其中中国的申请有325件，占总申请量的60%，其次是美国和日本，在美国的申请有96件，占总申请量的18%，在日本的申请有82件，占总申请量的15%，均是传统的空调产业大国。

3、主要申请人分布

图3是基于用户特性的空调动态控制专利技术全球前十的申请人，其中美的集团的申请量遥遥领先，其次是格力集团，三菱电机株式会社和海尔集团也紧随其后。美的集团和格力集团作为国内空调企业的两大巨头，在空调控制领域逐渐走到了世界前列，而三菱作为空调领域的老牌企业，其在空调控制领域的申请量也一直处于稳步前进的状态。而随着市场竞争的逐渐激烈，空调需求量的日益增长，国内外的多家企业也逐渐开始对基于用户的空调的动态控制进行研发和专利布局，例如海尔集团、霍尼韦尔国际公司、松下电器产业株式会社等都对该领域进行了专利申请，其中国内企业的专利申请量在全球申请总量的占比越来越大，但主要集中在美的集团、格力集团和海尔集团，其他国内空调企业的仍需逐步跟进。

4、关键技术分布

通过对基于用户特性的空调动态控制专利文献、标引和梳理，发现针对用户特性对空调进行动态控制的技术手段多种多样，概括总结起来，主要包括基于用户活动位置、用户数量、用户体温特征、用户身份及类型、用户状态、以及其他用户特性行为的空调动态控制方法。如图4所示，从全球基于用户特性的空调动态控制的专利技术分布图可以看出，对于空调动态控制中基于用户特性的研究主要集中在用户活动位置、用户体温特征以及用户状态三个方面，其中基于用户活动位置的空调动态控制技术占比39%，基于用户状态和用户体温特征的空调动态控制技术均占比20%，基于用户数量和用户身份类型分别占比11%和9%，基于用户特定行为的占比最小。

三、总结

通过对基于用户特定行为的空调动态控制技术的分析，发现日本和美国在该领域的发展较早，目前对该领域的研究已经进入一个稳定状体，我国对于这一技术的研究相对滞后，随着生活水平的提高，空调使用的广泛性，我国对这一技术的研究越来越重视，目前我国在这一领域的申请量有着绝对的优势，且在几个重要技术分支都有较大的突破。通过对这一领域各个技术分支的分析，发现关于提高空调的舒适性和个性化的同时减少空调的能耗，提高空调效率的空调动态控制方法是未来审查工作中需要特别关注的技术方向。

参考文献

[1]李炎波，吴凌燕.数据时代的室内舒适环境控制方法.建筑热能通风空调.2017，36（6）：41-43

[2]钱科军等.考虑用户舒适度的多样化负荷控制策略.智慧电力.2018，46（9）：1-5

[3]叶国栋.舒适空调中的热舒适指标控制研究[D]，长沙：湖南大学土木工程，2002

[4]任雨婷等.基于等效温度的工位空调环境下热舒适区研究，暖通空调.2016，46（5）：101-107