溫室加熱系統專利技術綜述

王瑞君 何玉玲

摘要：本文以行業分類標準為基礎，從申請量年度分布、區域分布、重點申請人及技術發展演進等方面對溫室加熱系統領域的技術整體發展狀況和發展趨勢進行梳理，為行業發展提供參考。

關鍵詞：溫室;加熱系統;專利

中圖分類號：S625文獻標識碼：A 文章編號：1003-5168（2018）27-0051-02

Abstract： Based on the industrial classification standards， from the aspects of the annual distribution of applications， regional distribution， key applicants and technological evolution in this field， the overall development and development trend of technology in the field of greenhouse heating system were combed， to provide reference for the development of the industry.

Key words：greenhouse;heating system;patents

設施農業是現代農業的具體體現，是高產、優質、高效農業的必然要求。溫室生產作為設施農業的一項重要內容，引起了人們的普遍關注。隨著我國國民經濟和科學技術的發展，農業逐步向現代化農業邁進，溫室面積增長速度很快[1]。

光照、溫度、濕度、氣體和土壤是園藝作物生長發育必不可少的5個環境因子。其中，溫度條件是作物生命活動最基本的環境條件。與其他環境因子相比，溫度在設施栽培中相對容易調節，如果對溫室內的溫度環境能夠方便、靈活地進行控制，并滿足一定經濟性要求，溫室生產將不再受氣候的影響，經濟效益也將更加可觀[2]。

1 溫室加熱系統的基本分類

園藝設施內溫度的調節和控制包括保溫、加溫和降溫3個方面。其中，加溫是溫度調節中最為重要的方面。在我國北方地區，冬季氣溫明顯偏低，溫室需進行加熱才能滿足作物生長發育的需要。在維持溫室正常運行的費用中，室內加溫占了溫室冬季運行費用的主要部分。因此，本文主要針對溫室加熱系統進行研究和分析，結合相關專利文獻、非專利文獻及行業分類標準，將溫室加熱系統的技術分支進行如下分解，詳見表1。

2 技術發展概況

本文選擇國家知識產權局專利檢索系統的CNABS和DWPI數據庫，檢索了截至2017年4月的溫室加熱系統的相關專利情況。

2.1 申請量年度分布

溫室加熱系統的發展過程大致可分為3個時期。

2.1.1 萌芽期（2003年以前）。全球范圍內關于溫室加熱系統的專利申請起源于20世紀70年代，并在隨后的30年間保持較平穩的申請量。這一時期，每年全球專利數量基本維持在10件以內，而且主要集中于歐美國家，此時溫室加熱技術處于技術摸索階段。我國在溫室加熱領域起步較晚，相關專利申請最早出現在1998年，主要原因是我國專利制度實施較晚以及我國設施園藝的發展較為緩慢。然而自改革開放以來，在人均自然資源相對短缺的情況下，我國農業生產取得了長足的進步，設施園藝面積大幅度增加，并開始學習西方先進的現代農業技術，從而出現了溫室環境調控技術的專利申請。

2.1.2 平穩增長期（2004—2010年）。這一時期的專利申請量平穩增長，申請量每年平均穩定在10～30件。隨著我國專利制度的發展與普及，以及我國現代農業技術水平的不斷提高，我國的專利申請量在全球的占比逐漸增加。2008—2010年，受到金融危機的影響，全球專利申請量出現了小幅下降，但總體態勢平穩。

2.1.3 快速增長期（2011年至今）。從2011年開始，溫室加熱系統領域的申請量進入快速增長階段，短短幾年從幾十件迅速增長至上百件，其中我國申請占比90%左右。由此可見，我國專利申請量的快速增長是促使全球申請量增加的重要原因。這一時期，雖然全球總體的申請量出現了快速增長，但是國外申請量卻在逐漸減少，這說明溫室環境調控領域的技術發展已經趨于成熟與穩定，但技術改進點及發展空間不大。反觀我國，由于政策導向、農業技術的發展以及“科技興農”的號召，各種因素的綜合作用促使我國申請量出現快速增長。

2.2 申請區域分布

中國、韓國、日本、蘇聯、法國和德國是主要申請國。其中中國、韓國和日本是主要申請大國，共同占據了所有專利申請的84%，可見亞洲是設施農業的主要發展區域。相關資料顯示，中國、日本和韓國的溫室面積分別為90.00萬hm2、5.20萬hm2、4.75萬hm2，位于世界前三位，可見中國、日本和韓國三國在溫室加熱系統領域的專利申請量與其溫室面積在全球的排名是一致的。

2.3 重點申請人

溫室加熱系統領域的申請人較為分散，申請量均不多，且多數為個人申請，并不存在行業巨頭現象。韓國RURAL Dev公司的申請分布相對而言較為均衡，在5個技術分支中均有專利申請，說明該公司對于溫室加熱方式的創新研究較為充分、全面。其中以熱風加熱方式為主的申請量最多，接近總申請量的50%。蘇聯TSELINOGRAD公司的申請主要集中在以熱水加熱方式為主的溫室加熱系統上，而且申請日較早。日本2家公司的申請均主要集中在熱水加熱和熱風加熱。北京農眾物聯科技有限公司分別在熱水加熱、熱風加熱、電加熱和太陽能蓄熱方式上有專利申請，但申請量均較少。而對于3種新能源加熱方式，本領域的重點申請人均涉及較少，說明新加熱方式的發展潛力較大，代表了溫室加熱領域的研究發展方向。

2.4 技術發展的演進

早期的專利主要涉及熱水和熱風2種加熱方式，這是20世紀70年代至80年代在溫室加熱領域的研究重點，并且出現了將熱風和熱水相結合的加熱模式，在一定程度上豐富了溫室環境調控領域的加熱方式。20世紀80年代末至90年代初，開始出現電加熱方式，利用電加熱來控制土壤溫度，以提供植物根系生長所需的溫度。進入20世紀90年代后，電加熱模式得到進一步發展，開始在苗床上安裝電熱絲。隨著能源利用技術的發展，熱泵技術開始進入溫室加熱領域。進入21世紀，熱泵技術得到進一步擴展，完成了從水源熱泵到地源熱泵的過渡。2010年后，隨著計算機技術的飛速發展，自動控制技術逐漸應用到溫室加熱領域，無論是熱風加熱、熱水加熱還是電加熱，在其中加入控制系統進行溫室環境的自動調控已成為新的研究熱點。與此同時，開始出現地下蓄熱方式，太陽能技術也趨于成熟，在原有基礎上結合了自動控制技術，逐漸成為主要的能源利用方式。

3 結語

隨著科技進步以及環保意識的增強，相繼出現各種新型加熱方式，改進點著眼于如何利用新能源，從而降低能源消耗、保護環境，并提高加熱效率。同時，各種加熱方式出現了交叉，不同方式及技術的相互結合，豐富了溫室加熱方式。通過設置處理器、傳感器及遠程控制設備，促使該領域逐漸向溫室環境智能化綜合控制系統的方向演進，并最終實現智能化反饋調節。

參考文獻：

[1] 李進京，劉雪美.華北型日光溫室升溫系統的節能設計專家系統[J].農機化研究，2004（2）：140-142.

[2] 劉旭.節能環保溫室采暖系統設計[D].山東：山東農業大學，2005.