CN112020388B - 利用湿度波动来冷却、加热及稳定湿度 - Google Patents

Abstract

本发明的装置及方法适于控制在一些限定体积内，如房屋中的一个房间，的空气的温度及湿度。所述装置由一定量的吸湿性材料及用于使空气经过或通过所述材料的部件组成。直接的温度及湿度控制发生在空气被调节(通过吸附加热进行加热及干燥或通过吸收冷却进行冷却及加湿)并且被送入所述房间内时；间接控制也是可能的，通过影响墙壁的温度(所述吸附材料可能占据所述墙壁内的通道或空隙，然后所述墙壁被加热/冷却，因此通过传导间接地加热/冷却所述房间内的空气)。一风扇或送风机将使空气按照一所需路径(例如：从房子外面、经过/穿过吸附材料，然后进入房子内，或以相反的方向)被强制导入。第二个风扇及多个阀允许更复杂的操作。

Description

利用湿度波动来冷却、加热及稳定湿度

相关申请

本申请是于2018年2月26日申请的美国专利申请62635263“使用湿度波动进行冷却、加热及稳定湿度”的连续案。

技术领域

本发明涉及温度及湿度控制的领域。

背景技术

当水从一材料蒸发时，所述水吸收潜能(latent energy)及结合能，并且冷却周围环境，当一材料吸收水时，所述材料释放潜能及结合能，并且加热所述周围环境。

本发明的目的是通过使用众所周知的蒸发冷却及吸收/吸附加热机制，利用及储存湿度条件来为冷却、加热及湿度平衡提供动力。

发明内容

吸湿性材料(hygroscopic material)中吸附(或吸收)的水的化学势是每分子水的摩尔吉布斯自由能的变化，mu＝dU/dN。水在空气中也具有化学势。当吸湿性材料干燥且空气潮湿时，水在材料中的化学势比在空气中的化学势低，水会倾向于被材料吸附，将能量差(材料中水的化学势与空气中水的化学势之差)以热的形式释放出来。当材料潮湿而空气干燥时，情况则相反。吸湿性材料中水的化学势会随着吸水量的变化而变化。

本发明的装置及方法适于控制在一些限定体积内，如房屋中的一个房间，的空气的温度及湿度。最基本的系统包括一定量的吸附材料以及用于使空气经过或通过所述材料的多个部件。这种空气可能来自于被冷却的所述体积的外部或内部，所述空气同样地也可能随后被传递到外部或内部。直接的温度及湿度控制发生在空气被调节并且被送入所述房间内时；间接控制也是可能的，通过影响墙壁的温度(所述吸附材料可能占据所述墙壁内的通道或空隙，然后所述墙壁被加热/冷却，因此通过传导间接地加热/冷却所述房间内的空气)。一风扇或送风机将使空气按照一所需路径(例如：从房子外面、经过/穿过吸附材料，然后进入房子内，或以相反的方向)被强制导入。第二个风扇及多个阀允许更复杂的操作，下文将详细描述所述更复杂的操作。

操作所述系统的基本方法涉及在所述吸附材料及一空气源之间的热及质量交换。一个特别简单的实施例使用一恒定的气流造成缓冲效果，稳定空气温度及湿度的波动。每日、季节性及年度的温度及湿度波动都可能发生缓冲。例如，在白天，室外温度升高，相对湿度下降。来自室外的一恒定气流通过吸附材料，然后进入房间内，在白天(室外湿度低时)期间会使吸附材料干燥，并使空气湿润，使空气冷却，从而使房间内的空气比房间外的空气更凉爽。在晚上，当室外温度下降，湿度水平上升，已干燥的吸附材料会吸收外界潮湿空气中的水分，并加热所述空气。通过这种方式，温度及湿度都得到缓冲，使(温度及湿度的)峰值变平坦，并且减少任何动力加热(powered heating)或冷却系统必须使用的时间。多种更先进的方法是在特定的时间操作所述系统，以便冷却、加热、除湿、加湿及再生所述吸湿性材料以供进一步使用，并且可能考虑到对未来室外温度、湿度条件的预测，以及这些条件的理想范围。这些操作是在环境湿度条件及吸湿性材料的饱和度允许的范围内进行的。

许多实施例利用空气与吸附剂或吸湿性材料之间的热及质量交换。所述热交换过程可以直接或间接地使用传导、辐射、自由对流或强制对流的方法。

间接传热的一个非限制性例子使用一封闭体(enclosure)的围护结构(envelope)，所述围护结构具有一内部空气间隙或空气量(air volumes)。例如，考虑一个建筑物，所述建筑物的墙壁具有内部空气间隙或空间。空气被吹过所述墙壁中的所述空气间隙。所述吸附材料可以在所述空气间隙中，例如：作为不妨碍空气通过内部间隙运动的一涂层或多孔材料。在任何情况下，通过加热及冷却所述墙壁内的空气，所述墙壁又被加热或冷却，并且这些墙壁又通过表面辐射影响房间内部的空气。

空气通过所述吸附材料的运动可以被阻挡以允许维持所述材料的所述潮湿状态或通过以下几种方式中的任何一种方式促使再生(湿润)或激活(干燥)，所述几种方式：

1.空气可以从室内传导，通过所述吸湿性材料，再回到所述室内，从而稳定湿度，并在一定程度上稳定温度峰值。

2.空气可以从室外传导，通过所述系统，再从所述系统到所述室内，从而稳定湿度，并在一定程度上稳定进入室内环境的新鲜空气的温度峰值。

3.室内及室外空气源的组合可用于更好的性能。

4.在多个实施例中，在所述吸湿性材料与所述环境空气之间没有直接交流的情况下，可以通过打开窗户或送风机的方式，将环境空气引入最终将接触所述吸湿性材料的房间，从而获得间接的接触。

一般来说，系统的操作可以是手动的，也可以通过使用控制器、传感器及一组用户偏好来控制，以便在给定的系统参数及环境条件下，使室内空气尽可能地接近所述舒适区。

所述系统可以是完全被动的，也可以是全自动控制的。

一些新颖的实施例：

本发明的目的是达到“舒适区(comfort zone)”，这是一个考虑到温度及湿度(至少)而不仅仅是考虑温度的区域。所述舒适区的定义可以进一步包含诸如风速、新鲜空气、空气气味、空气污染水平、花粉数量、辐射温度及表面温度等因素。

由于唯一需要的能量是操作风扇以进行空气流动及打开/关闭通风口，因此与传统的空调系统相比，所述系统仅需要最少的能量，而且没有用水的需求。

加热或冷却所述建筑物的围护结构而不是加热或冷却所述建筑物的内部是一种选择，这种选择可以与“主动隔热(active insulation)”(影响所述墙壁内的空气间隙或通道的温度)一起使用，或在本文呈现的其他实施例中使用。特别是当所述系统不能加热或冷却至所需的最终室温时，这些方法具有极大的优势。加热及冷却所述围护结构可以节省大量的冷却及加热的花费，因为室外空气可以无偿地接近所需的温度及湿度范围，使任何进一步的加热/冷却步骤变得更便宜。

另一种方法是通过使用上述的吸附/吸湿性材料及方法来调节(我们指的是控制温度及湿度)进入所述建筑物的新鲜空气。所述系统可通过将所述排出空气与进入空气进行热交换以使所述系统更有效，例如：使用热交换器。

具有高传热表面积的建筑构件(例如：墙壁)，即使在低温差的情况下也能使传热效率高。传热所需的低温差使得能够“更深”层次地利用能量储存器，因此可以使用小的温差对整个房间体积产生较大的影响，而传统的空调在给定时间内只影响小的空气容积，因此传统空调的设置通常会产生比实际需求更多的极端温差。

所述系统还可以利用热质量(thermal mass)。利用这个功能，相较于大多数的热质量系统，所述系统具有额外的优势，因为空气可以通过/在材料中流动，并且可以极大地扩大热传导的可用表面积。通过这种方式，所述热质量的效果以及吸收及解吸的效果将被极大地放大。

附图说明

结合以下附图对本发明的实施例及特征进行描述。

图1示出通过持续地在吸附材料上吹气来稳定相对湿度的效果。

图2示出通过持续地在吸附材料上吹气来稳定温度的效果。

图3示出一新风机组，所述新风机组具有吸附材料托盘及4个用于不同操作的入口及出口。

图4示出位于一火炉旁边带有吸附材料的墙壁，并且所述墙壁平衡在火炉操作及停止时产生的温度及湿度波动。

图5示出位于所述火炉后面带有吸附材料的墙壁，所述墙壁具有一送风机，并且所述墙壁平衡在火炉操作及停止时产生的温度及湿度波动。

图6示出吸附材料集成到其中的一火炉，并且所述火炉平衡在火炉操作及停止时产生的温度及湿度波动。

图7示出含有一吸附材料的一吸音砖，并且所述吸音砖具有从外部通过所述吸附材料并且进入所述房间的气流。

图8示出含有一吸附材料的一榻榻米地板，并且所述榻榻米地板具有从外部或内部通过所述吸附材料并且进入所述房间的气流。

图9示出由含有一吸附材料的湿式温室垫制成的一天花板吸音元件，并且所述天花板吸音元件具有从外部通过所述吸附材料并且进入所述房间的气流。

图10示出多储存器系统的一模拟，其中x轴显示自实验开始以来的时间，y轴显示材料的吸湿状态(总体水吸收量/总体吸收剂)。

图11示出现走技术的不同吸附材料的吸附图表。

图12示出由纸质与氯化铯混合制成的吸附材料，并且所述吸附材料附着在一铁皮屋顶的下侧。

图13示出由纸质与氯化铯混合制成的弹性吸附材料。

图14示出一墙壁的一侧截面图，所述墙壁的内部具有吸附材料及不同流动路径。

图15示出一墙壁的一组件，所述组件的内部具有吸附材料。

图16示出装配在一墙壁上的主动隔热层，所述墙壁在一附接容置部中具有吸附材料及通风部件。

图17示出具有一内部空气间隙的主动隔热层。

图18示出附接到墙角及屋顶的一活动檐口的一截面图，所述活动檐口具有吸附材料及室内通风口。

图19示出附接到墙角及屋顶的一活动檐口的一截面图，所述活动檐口具有吸附材料、室内通风口及室外通风口。

具体实施方式

5.定义：

吸附材料或吸湿性材料：适于从空气(或水)中吸收相对大量水分的材料。吸附材料可以是液态形式或固态形式、浸渍在固态材料上的液态吸收剂，或者是这些材料的组合。一般来说，吸附材料可以吸收及解吸水分并且进行多次循环，以及吸收后加热(吸附加热)、解吸后冷却(蒸发冷却)。

所述吸附材料可以是像膨润土(bentonite)这样的固体，也可以是像氯化钙这样的盐类溶液，还可以是浸渍在另一种吸收材料(如植物纤维)中的吸附材料，或上述材料的组合。适用于所述系统的吸附材料包括：米片、纸、木棉、活性炭、硅胶、布、棉织物及其相似物。这些材料中的许多材料也可以通过浸渍其它吸收材料(例如：氯化钙)的方式来改良。所述吸附材料也可采用不同的组合，例如：吸水盐与诸如活性炭、木棉及膨润土的组合。

所述系统也可以使用液态溶液，例如：溴化锂、氯化钙水溶液或氨水中的氯化钙。针对不同的气候，可以设计不同的材料。例如，浸渍在蛭石(vermiculite)中的氯化钙在图11(模拟3a)所示的干燥条件下具有良好的吸湿性，而浸渍在溴化锂中的蛭石在图11(模拟3e)所示的潮湿条件下具有良好的吸湿性。

吸湿性材料：与吸附材料相同。

吸附剂储存器：这是一个含有吸附材料的体积。在简单的实施例中，所述吸附剂储存器是所述吸附材料本身，而在复杂的实施例中，所述吸附剂储存器可以分成多个单独操作的子储存器。在一些实施例中，所述吸附剂储存器完全与环境隔离，并且防止所有气体的交换。在其他实施例中，所述吸附剂储存器部分密封或完全不密封，在这种情况下，由于质量交换率低，相较于使用所述储存器时的强制质量交换，吸附饱和度保持相当恒定。

液体干燥剂：一种液体吸附材料。

吸附加热：水蒸气与吸附材料结合从而释放热的过程。释放的能量是蒸发能及结合能的组合。

周围空气：周围空气可以是所述系统周围的空气或一物体、封闭体、建筑物或结构外部或内部的空气。

空气源：在一空间、物体或封闭体的内部或外部可取得的空气。

吸附剂储存器：一定数量的吸附材料，可以完全、部分或完全不被周围空气压缩。所述吸附剂储存器可分为多个子单元。

空气路径：空气传导通过的一流动路径，例如：用于将吸附材料暴露至周围空气。

流动系统：一种适于控制空气流动或其他气体、水或两者的流动的系统。

饱和度传感器：一种适于确定吸附材料的水分吸收状态的传感器。这种传感器可以是湿度传感器、电导率传感器、电容传感器、盐度传感器、体积传感器、比重、粘度、刻度或任何其他指示吸附材料中水分含量的传感器。与吸附材料处于平衡状态的空气的相对湿度传感器是一个简单的饱和度传感器的例子。为了比较饱和度与空气相对湿度，所述饱和度表示为与吸附材料处于平衡状态的空气的相对湿度。

所述吸附材料的饱和度是以所述吸附材料上方的空气的相对湿度来衡量的。

监测水的饱和度：这可以使用饱和度传感器来实现，或通过感测在热及质量交换之前及之后的空气的温度或湿度差来实现。替代地，这也可以通过利用历史操作记录估算所述饱和度来实现。另一种方法是测量交换前后空气的温度及湿度，从中可以计算并集成水分转移随时间的变化。

待调节的体积：任何需要调节温度及湿度的区域，例如：住宅、住宅内的房间、暖通空调系统(HVAC systems)的空气输入。

进气口及排气口：空气进入及离开所述系统的入口及出口。可以分成几个子入口及子出口。进气口或出气口可以只是一条畅通无阻的路径，用于使空气到达所述吸附材料，但也可以是一个具有阀门或不具有阀门的通风口。一个系统的进气口可以具有多个空气源，例如：室内空气、室外空气、特定调节的空气等。在这种情况下，控制器可以选择空气源。对于一个系统，所述排气口可以仅具有一个空气槽。

在一个特定实施例中，只有一个空气源，以及所述空气槽及空气源是交替的。因此，空气流动的方式是周期性反转的，从而执行热及质量的恢复。

正好一个排气口：在最小的实施例中，进气口可以是一条畅通的路径，用于使空气到达所述吸附材料，但也可以是一个具有阀门或不具有阀门的通风口。所述进气口可以具有多个空气源，例如：室内空气、室外空气、特定调节的空气等。

液气热及质量交换器(liquid-to-air heat and mass exchanger)：热及质量交换的非限制性例子包括：

迫使一液体干燥剂在不同的建筑物表面流动，例如：内墙、外墙及屋顶；迫使垂直于液体流动的空气流动，例如：在增湿冷风机(desert cooler)的操作中；迫使空气流过液体，可能使用扩散空气流过液体的部件；将液体喷洒到空气体中；热交换，但没有质量交换；组合上述一种或多种热及质量交换单元(从而使得能够利用一个共同的储存器来使用最佳的可用条件，无论它们将是室内或室外的，并且使得室外活动不影响室内空气的湿度)。

用户行为模式数据：关于用户行为的数据，例如：选择的设定值、建筑物入住时间等。

湿度交换膜：这可能是一个水蒸气输送膜，使得水分输送由传质势(masstransfer potential)驱动，以及在温差下进行显热传递。

预测的吸附剂储存器的加热或冷却的条件：加热时，吸附材料必须是干燥的(比流经所述吸附材料的空气更干燥)，而冷却时则必须是湿润的(比流经所述吸附材料的空气更潮湿)。

等待状态：当流动控制系统不允许或不引起空气流动时，就会出现等待状态。在许多条件下，即使所述吸附材料不在密闭的封闭体中，如果没有强制的空气流动及热交换，交换率可以忽略不计。

用户的个人舒适度档案：用户对温度及湿度范围的偏好，以及可能的其他因素，例如：空气速度、光线水平、氧气水平等。

热质储存：所述系统具有可用于加热或冷却的热质量(thermal mass)。例如，气流可用于在夜间冷却所述材料，然后在白天利用吹过或经过已冷却的材料而被冷却的空气来冷却住宅。

热源：这可能是环境空气湿度的波动；废热；来自加热热泵、暖通空调(HVAC)设备或其他来源的热；已除湿的空气、由太阳能板、烤箱、窑炉或其他来源加热的空气。

舒适区：舒适的温度及湿度的范围，例如：根据ISO7730，介于20℃及26℃之间，以及介于30％相对湿度及70％相对湿度之间。这里所定义的舒适区也可以考量空气质量、风速及其他因素。

综合舒适条件的目标范围：舒适区的同义词，这是几个因素的组合，例如：空气温度、相对湿度、空气速度、新陈代谢率、服装水平、表面辐射。几个例子是：ASHARE55、热指数。

能量消耗或能量成本：控制器可能会考虑到能源使用量及/或能源成本。由于电价的不同，能源使用量不一定与能源成本相关；在规划最佳行动时，本发明规定需要考量电价差异。

未来预测：所述系统具有一控制器，用于估计系统当前及未来的能力，以满足综合舒适度条件的目标范围，并采取行动，以满足当前及未来的预测的必要条件。例如，如果预计会出现寒流，那么将有助于干燥所述材料，使得所述材料可以用于加热。为了干燥所述材料，可以用中午的干燥空气吹过所述材料。

主动隔热：指的是一隔热层(例如：建筑物周围的隔热层)，在某些条件下，所述隔热层能以一可控的方式升温或降温，从而显着地减少所述建筑物的热损失。所述隔热层不仅具有隔热性，而且可以以一种可控的、按照需求的方式，通过排放如上所述的干燥或潮湿的空气来进行加热或冷却。所述隔热层可以在屋顶、墙壁，以及甚至车顶上实施。

6.优选实施例的详细描述：

一个简单的实施例：

上述系统的一个非限制性例子是增湿冷风机，在所述增湿冷风机的储水槽中加入氯化钙或其他吸湿性材料。除了考虑到所述干燥剂可能具有的腐蚀性，或考虑到粘度的变化可能会改变所述泵的需求外，所述系统的其余元件可以保持相同。在我们做的实验中，我们将添加了吸湿性材料的增湿冷风机运行了几个月，在实验期间不需要加水也不需要任何外部维护。在所述实验的持续期间，所述系统缓冲了外部温度的变化，当温度下降时，系统加热，当温度上升时，系统冷却。在物理上，这是由于空气中的水分的潜热的释放或捕获而发生的。

进一步的实验表明，即使在盐完全凝固的情况下，如长时间的干旱期后可能出现的情况，这时泵停止泵送流体，一旦湿度充分上升足够长的时间，仍留在装置的吸收垫上的盐开始吸收水分，并且所述泵再次开始泵送。即使在泵不运作的情况下，所述冷却垫也能继续缓冲温度。

鉴于这些结果，另一个非限制性的例子更简单；一个用氯化钙浸渍的温室冷却垫，不具有泵或储水槽。代替温室冷却垫，可以使用其它基质，例如：木棉或由木棉制成的材料，包括隔热材料。使用这些材料的系统的一个实施例可以是图7中的一吸音天花板，或者是图8中的榻榻米地板。这些实施例使得所述装置具有多种功能，既可以作为建筑构件，也可以作为稳定温度及湿度的元件，甚至可能通过吸收灰尘及其它材料来改善空气质量。这些实施例可以用于工业、家庭或农业。

所述系统在农业环境中的一个可能的用途是保持温度及湿度水平，例如：可能在某些生长阶段需要保持温度及湿度水平，或用于治疗植物疾病及相似的用途。

图7示出一个使空气从室外流入住宅的系统，以此方式，吸音天花板就起到对进入空气进行温度及湿度缓冲的作用。然而，所述进入空气替代地可以由房间本身提供。这可能是为了再生(或使盐恢复到原来的吸湿状态)的目的而需要的。显然地，这些考量适用于本发明的其它实施例。

使用液体干燥剂：

另一组实施例可以通过使用液体干燥剂来建构，所述液体干燥剂可以在湿度高时被稀释及加热，或者在湿度低时被浓缩及冷却。热及质量交换可以通过以下一种或多种方式进行。

a.迫使一液体干燥剂流过不同的建筑物表面，例如：

i.内壁，因此具有装饰价值以及湿度及温度控制，以及较大的传热表面积，并且使得能够利用低温差来更充分地利用所述能量储存器。

ii.外壁，从而具有上述优点，并且具有更大的热及质量传递的表面积的优点，并且可以对所述围护结构进行冷却或加热，使其能够利用低温差来更充分地利用所述能量储存器，否则可能无法对内部进行加热或冷却。iii.屋顶，具有上述优点，并且还具有选择利用太阳的能量及夜晚辐射到天空的能量，以及利用周围环境的热空气、冷空气、干燥的空气或潮湿的空气。

b.迫使所述液体流过一表面，并迫使一空气垂直于所述所述液体的流动而流动，如在增湿冷风机中的操作，从而允许各种实施例，例如在温室及住宅中使用的众所周知的普通技术，直到现在所述普通技术只是用于冷却及加湿，通过本文所公开的规定来改进以用于加热及除湿。

c.迫使气流通过所述液体，可能使用使所述气流扩散通过所述液体的部件。

d.将所述液体喷洒至一空气体中

e.热交换，没有质量交换，以任何常见的方式进行，例如：使用室内或室外散热器、地暖系统、强制对流翅片等。

f.结合上述一种或多种热交换及质量交换单元，从而使一个共同的储存器能够使用最佳的可用条件，无论它们是在室内还是室外，并使室外活动不影响室内的空气湿度。

这些部件使得操作者能够利用软管或管道输送液态干燥剂，以达到激活、再生的目的，利用室内环境、室外环境、不同设施来进行热及质量交换、直接冷却或加热。一个例子是在地板下方泵送所述液体干燥剂，使得能够使用所述液体干燥剂来对地板进行冷却或加热。另一个例子涉及使用到目前为止仅用于冷却及加湿的普通温室“湿垫(wet pad)”，将所述液体干燥剂用于加热、冷却、加湿及干燥温室。另一个例子是将所述液体干燥剂用于预冷/预热热泵或HVAC设备等。

在墙壁或屋顶上使用液体干燥剂。

墙壁及天花板具有很大的热交换面积，即使温差很小，也可以利用很大的热交换面积来达到明显的效果。外墙可采用以下方式。可将吸湿性溶液以循环的方式从墙壁的外侧面倾倒下来，形成片状的从墙壁倾倒下来的液体。这样就可以对所述建筑物的围护结构进行冷却或加热，从而减少建筑物的冷却/加热的负荷。

内墙可以类似地用作表面，在内墙上，片状的流体可以被传导以进行大规模的热及质量传递。这将与外墙的情况一样，具有使得房间湿度大规模增加或减少的额外优势。如同本领域中的技术人员所清楚的那样，湿度在决定房间居住者的舒适度方面起到重要的作用，湿度与温度一起定义“舒适区”。

类似地，在建筑物的屋顶上流动的液体允许与外部空气进行大面积的热及质量的交换，并允许对建筑物的围护结构进行大面积的加热或冷却。此外，这样可以通过太阳的辐射来蒸发，使溶液浓缩，因此所述溶液就可以吸收更多的水分。

附加的实施例：

其他新颖的元件可与上述效果结合使用，包括：

1.通过在不同建筑物的表面(例如：屋顶、外墙或建筑内部元件)上使用吸湿性液体，可以实现热及质量交换。

2.溶液在其中流动的元件还可以提供进一步的优点，例如：美学体验、流动的水的声音等。溶液在其中流动的元件可以使空气流过所述液体或使液体流过空气以促进热及质量交换。

3.使用所述系统可以在一空间中稳定湿度、提高热舒适度、防止结露、去除空气中的颗粒物以及具有其他益处。

4.使用所述系统还可以处理空气质量，例如，通过捕获小粉尘颗粒来处理空气质量。众所周知，使用某些盐类对健康也有好处。

5.使用所述系统来稳定每天的温度变化，通过循环吸收及蒸发来配合外部湿度的变化，当温度上升及湿度下降时，水分将从所述吸湿性材料中蒸发出来，产生冷却及加湿效果并且抵消外部的变化，在晚上，当湿度增加时，所述材料吸收这些额外的水分，产生一加热效果，抵消外部温度的下降。

6.增加一个数据记录及控制系统，有助于控制何时该操作各种系统元件，以获得最大的热舒适度及所述系统的最佳未来操作模式。这可以通过使用所述建筑物内部及外部的湿度及温度，以及所述吸湿性材料的吸收状态(含水量)的数据来实现。

7.在本文所述的系统中，增加一个由上述控制器控制的一潮湿空气输入单元。控制进入建筑物的气流可以通过以下几种方式来改善：

a.自动引入更接近所述热舒适区的空气，无需用户的干预。例如，通过考虑外部及内部的温度及湿度的差异以及预期的未来需求来控制所述气流。

b.使所述系统能够重新产生所述吸湿性材料的湿润/干燥程度，以备将来的需要。例如，在夏季，如果室外湿度较低，温度不是太高，大量空气的交换可以使溶液浓缩(减少其中的水含量)，使所述材料在夜间湿度上升及温度下降时做好准备。

c.通过从外部引入新鲜空气来改善室内的空气。

8.在第7项所述的系统中，替换引入潮湿空气的单元，系统向建筑物内的住户提供打开窗户的指示，因此能够提高热舒适度。这种系统可以比第7项的系统更简单，但在许多情况下仍然有效。

9.使用吸湿性材料来引入潮湿的空气，可以在空气进入所述房间之前改善空气质量。

10.采用一种完全内部的热交换及质量交换机制，管道将所述外部空气连接到所述系统，并且将所述系统连接到所述内部空气。

a.这样就可以在不影响所述建筑物内部空气的情况下，通过收集环境湿度/干燥度进行再生。因此，例如，如果建筑物内部已经处于舒适区，但预计晚上需要加热，则所述吸湿性材料可以经由外部空气穿过所述材料并返回室外而进行干燥，从而准备用于在晚上加热的所述材料，同时不会降低内部温度。

b.这样还可以控制何时引入外部空气或将内部空气引导到外部，从而实现热舒适度的优化。

c.在所述建筑物外部使用小剂量的浓缩溶液，以达到加热或收集湿度的目的。一旦所述溶液达到一定的稀释程度(由于吸水性)，并且需要更大的吸收量以进行加热或干燥，就会引入新的剂量。

d.使用带有一算法的一控制器，所述算法使用天气预报及所述建筑物内部及外部的温度及湿度的测量值。通过限定热舒适度的参数及了解所述吸湿性材料的吸收状态，所述系统可以用来干燥或增加所述吸湿性材料的水分，并且用于冷却及加热所述建筑物，使所述系统达到目前及未来运行的最佳状态。

11.使用盐类或盐类的混合物使得能够在不同的气候下使用所述系统。例如，氯化钠在高于75％的相对湿度下会吸水并且液化，而低于75％的相对湿度，其吸收量可以忽略不计。因此，这种材料可以在75％的相对湿度或更多的时间范围内变化的气候条件下使用。另一个例子是干燥的气候，其中湿度变化一般在低水平之间，例如：在20％及40％的相对湿度之间。在这些水平之间吸收大量水分的材料可以用来缓冲这些地区的湿度。

12.多储存器系统(multi-reservoir system)。这里使用了几种不同单元的吸湿性材料。当外部湿度及材料的“平衡湿度”(即与所述材料处于平衡状态的空气湿度)之间的差异增加时，温度变化(冷却及加热)的影响更加明显。由于所述材料的平衡湿度会随着空气的通过而发生变化，因此当所述材料与进来的空气交换水分时，可以使用不同的单元来抵消效率的降低。图10是控制这种系统的一个例子。图10示出使用湿度的气象数据所进行的一模拟。x轴显示的是自实验开始以来的时间，y轴显示的是所述材料的吸湿状态(总体水吸收量/总体吸收剂)。每一种颜色都显示了不同单元的状态。在实验开始时，每个单元都处于自己的初始吸湿状态。当所述系统设置为加热时，吸湿量最低的单元暴露在外部空气中，其余单元则再生，以备将来使用。在用于加热的激活状态下，所述系统等待空气中的湿度大于所述材料的平衡湿度的状态，当这种状态发生时，空气被强制通过所述材料。当情况允许时，即当空气的湿度低于所述材料的平衡湿度时，完成干燥。在图10中可以看到，在模拟开始时，灰线显示正在进行吸收的单元的平衡湿度上升，其余部分则没有被使用。

这种系统的另一个用途是将空气处理分成加湿/除湿及冷却/加热两个阶段。例如，一个单元可以与环境热接触。外部潮湿的空气通过相对干燥的材料，使空气加热及干燥。这些空气由于与环境的热接触而接近环境温度，然后被带入具有相对湿润的吸湿性材料的第二单元，然后所述相对湿润的吸湿性材料可以有效地冷却开始接近环境的干燥空气，从而将所述干燥空气冷却至低于环境的温度。这里的一个挑战是将所述第一单元再生到干燥条件。一个方法是拥有大量的材料，并在异常干燥的天气中不定期地进行干燥(例如：在坎辛风(khamsin winds)、圣塔安那风(santa ana winds)或其他干燥条件的期间)。

13.体现为家具，例如：长椅或沙发。

特定应用方式的详细说明：

上述的规定均可用于以下的实施例。

1.新风机组(fresh air unit)

新风机组将新鲜空气导入所述建筑物，部分机组通过热泵或热交换器对吹入所述建筑物的空气进行加热或冷却。该创新通过以下系统，利用水的吸收及解吸(desorption)来冷却、加热或稳定湿度，所述系统如下：

(1)基本系统，不断地将新鲜空气从周围环境吹入室内环境。在我们长期的实验结果中显示，仅通过将新鲜的环境空气吹过吸湿性材料就能稳定其温度及湿度。图1及图2示出在吸湿性材料上不断地吹动空气之前(周围环境的温度及相对湿度：蓝色)及之后(长椅的温度及相对湿度：绿色)的空气温度及相对湿度(RH)的实验数据。除了不断地从环境中通过所述吸湿性材料吹入空气外，在没有任何控制或机械输入下，所述吸湿性材料经过吸收及解吸的多个循环，进行冷却及加热，平衡温度及相对湿度。

(2)控制系统，包括以下部件中的一个或多个：

温度传感器；

相对湿度传感器；

吹气的第二条路径：从外部空气通过吸湿性材料回到外部空气中；

吹气的第三条路径：从内部空气通过吸湿性材料回到内部空气；

吹气的第四条路径：从外部空气到内部空气，不经过所述吸湿性物质；

吹气系统及通风口能够打开及关闭阀门，以限制上述四条路径之一的空气流动，或执行限制所有空气交换的第五种作用；

一控制器，确定上述五种可能动作的预期效果。如果发现其中一个动作能使室内条件更接近预定义的舒适区条件，那么就会采取这个动作。可以有不同的算法，这将被讨论。

图3显示了一个原型系统的例子，所述原型系统具有4个可控制的通风口、4台送风机及一组用于容纳所述吸湿性材料的“抽屉”。这种系统可以以前面提到的所有方式运行，例如：空气可以以下列多种方式中的一些方式或所有方式而被强制流动或流动：

1.从室外经过所述吸附材料到室内。

2.从室外到室内不经过所述吸附材料(只有新鲜空气)。

3.从室外到室外，用于再生或清洁过程。

4.从室内到室内。

5.上述的不同组合。

所述多种方法可与其他系统结合使用：

空气净化机，去除粉尘、VOCs、NOx以及更多的物质。一种提出的吸收材料可以是活性炭，活性碳以其净化空气的能力而闻名。使用这种材料可以同时实现净化及加湿/除湿。

热交换器，可将排出空气的能量回收到进入空气。

其他加热及冷却的部件，即使在吸收加热或蒸发冷却不能达到所需温度时，也能提供准确的性能。

储能方案：使用低成本的能源(例如：在低电价时购买的能源)以用于干燥所述吸附材料，并在以后电价上涨时进行吸收加热。

加水以充分利用蒸发冷却的可能性。

使用的材料可以是任何吸收性材料，也可以是不同的组合，如吸水盐与活性炭、木棉、膨润土等材料的组合。液体溶液也可以作用，例如：溴化锂及氯化钙。不同的材料可以用于在不同的情况下都获得良好的效果，例如：在蛭石上实施的氯化钙在干燥条件下具有良好的吸湿性(图11的模拟3a)或浸渍溴化锂的蛭石在潮湿条件下具有良好的吸湿性(图11的模拟3e)。

从出口空气到进入空气的热及质量回收：

在本发明的一个实施例中，待调节的区域至少是部分或完全密封的，并且一控制器被用于采用一热及质量回收状态。这种状态只需要一个进气口。空气以预定的时间间隔交替地被吸入及排出所述待调节的区域。以此方式，这种方法既允许内部空气与吸附材料进行热及质量交换，又允许外部空气与吸附材料进行热及质量交换。当然，多个这样的单元可以并行使用，所述多个系统中的一些是处于所述第一状态，而其他系统处于所述第二状态。

2.大型炉具、烧柴炉、蓄热炉、蓄热式加热器：

用于火炉/烤箱/壁炉的吸附/解吸的能量储存。

一种吸收/解吸热及湿度的火炉元件，用于储存及释放来自图4、图5、图6所示的烧柴炉或其他烤箱或其他加热方式(即使是烘烤)的能量。

当操作一木制炉时，温度会上升，一般会达到高于室内加热所需温度的一个较高的峰值，然后当木材燃烧殆尽时温度迅速下降。由于空气被吸入以用于燃烧，所以使用内部空气，并且最终由外部空气代替。一般来说，以此方式，使用火炉可以使房间达到冷却而不是变暖的净效果。一种平衡上述不希望出现的温度波动的方法是使用火箭炉(rocketstove)或其他形式的质量加热器，其中一热质量吸收热并更缓慢地释放，使所述火炉的热输出平衡，并延长给定数量的木材的有效加热时间。然而，这些火炉需要数百公斤或更多的质量，并使初始加热需要更多的时间。

我们的发明采用了吸收解吸机制(如上所述)，以便在烤箱释放热时吸收热，然后再释放。

使用这种机制具有以下几种益处：

1.由于水的潜热大，储存相同的能量所需要的质量会小一个数量级，如几十公斤而不是几百公斤。

2.所述机制平衡所述空气湿度：

a.当所述火炉加热，空气的相对湿度下降时，将这些干燥的空气通过吸湿性材料，因而使得通过的空气增加湿度，并通过降低不必要的峰值来冷却通过的空气，从而达到调节温度的目的。

b.当所述火炉停止运作，温度下降时，相对湿度上升。此时，将这些潮湿的空气通过干燥的吸湿性材料(通过先前所述的加热阶段而干燥)，使得通过的空气变干燥、加热通过的空气，并再次利用延长加热期间来平衡温度。所述机制可配备促进或防止湿度转移的部件，从而使用户能够储存加热/冷却的可能性并将所述加热/冷却的可能性在后续的选定时间释放。

3.用于吸收及解吸的相同质量可以用作一热质量，如在一质量加热器中。

图4示出一吸收解吸储能系统的一个非限制性的例子，所述吸收解吸储能系统是包括吸湿性材料的一墙壁形式，安装在一火炉旁边。图5示出所述火炉后面的一吸收元件，以及图6示出集成在所述火炉里的吸收材料。另一个实施例是将吸湿性材料添加到所述火炉的壁面上，或集成在所述火炉中或管道上。

一些吸湿性材料常用于陶瓷工业，可以制造吸湿砖(moisture-absorbingbricks)，火炉或火炉的一部分可以用所述吸湿砖来建造，或将吸湿砖放置在火炉附近。这种砖也可以用于明火。

通风可以通过自然通风、利用温差自然通风或强制通风来实现。不同的多孔结构或结构设计可以允许更高的表面积及通风通道，暴露出吸湿性材料的大表面积，以加快水分交换。

其他集成吸湿性材料的方法也是可能的，例如：火炉的涂层，或充满吸湿性材料的火炉的中空壁。所述材料一般具有空气通道及通风部件。

所述系统可以包括主动迫使空气通过吸湿性材料的部件，也可以采用被动空气流动。

可以将控制器以及湿度及温度及/或湿度传感器增设到所述系统中，从而优化操作。例如，仅当房间足够热时(收集干燥条件以冷却空气)，所述系统可以收集干燥条件(通过添加水分)，同样地，仅当温度低于给定的最低温度时，所述系统可以使空气干燥(并以此方式来加热)。

另一个非限制性实施例可以是围绕从所述火炉通向房间的墙壁或天花板的烟道部分的一结构。这种结构可以预先装配或之后装配在一现有的火炉上。所述结构可以利用管道的表面积及自然对流、强制对流或两者的可能性。

仅利用吹气或被动空气运动通过吸湿性材料的简单方法具有很大的好处，但是在一个控制气流是否进行操作的系统中，也可以实现结果的改善。如果引导到吸湿性材料的空气是选自于室内空气或室外空气，以及如果从吸湿性材料中排除的废气被引导到室外环境或进入室内环境，则可以发现另一种改善方式。

一个简单的实施例提供湿度平衡，所述实施例可以只用于湿度平衡(当火炉/加热器运作时，加湿空气，当温度下降并可能发生冷凝时，除湿空气)这可能是被动或主动发生的，例如：使用吹气部件。例如，可以增加一个控制器，根据定义一舒适区的温度及湿度阈值来进行操作。

另一种实施方式采用一对流单元、风扇对流单元或空调单元，在运行过程中干燥空气。所述系统在出口处结合吸湿性材料，并且能够实现以下功能：

a.水合来自加热器的干燥空气

b.当温度下降及湿度上升时，吸收湿气，使得：

1.防止高湿度，高湿度可能会造成凝结或产生霉菌

2.准备吸湿性材料以用于下一个水合循环

c.当加热器不运作时，释放热

功能b及c可以以被动方式或通过使用送风机来进行操作。所述系统也可以被控制以达到目标相对湿度及/或温度。可以使用其他控制元件，例如，切换通过所述吸收性材料的空气或直接进入室内。所述系统还可以在一天中的特定时间内运行，利用低成本的电价。

4.吸音天花板、吸音墙、吸音墙元件、吸音办公室隔间或吸音檐口

上述讨论的原理可以体现在各种建筑元件中，如地板、天花板或榻榻米地板(图8)、吸音砖天花板(图7)、吸音墙、吸音构件、普通墙壁、室内墙壁、吸音屏风、吸音办公室隔间、吸音墙、天花板元件或檐口。这些元件可以设计成容纳大量的吸湿性材料及/或部分或全部由吸湿性材料制成。通过引入适当的通道及用于空气循环部件，这些元件可用于缓冲进入空气的每日(或季节性/每年)温度及湿度波动。在一些实施例中，空气中的颗粒物也可以被过滤，或从其他空气污染物中被净化。在适当的切换方式下，气流的潜在来源及槽可能在室内及室外的环境空气中。

被动的热及质量传递可以通过允许自然空气流动及扩散来获得。制作高孔隙的材料，例如：大通道，可以促进这种自然的扩散。一个非限制性的声学元件或天花板的例子，可以是使用一温室冷却垫(图9)。在利用一吸湿性溶液(如氯化钙或氯化钙与膨润土的混合物)浸渍所述垫子之后，形成更厚的层。即使没有强制通风，大的空气通道也能进行被动的热及质量传递。

不同的实施例可以用于不同的目的：湿度平衡、冷却、加热或其他组合。所述元件也可作为新风机组，平衡进入空气的温度及湿度，并可选择性地净化空气。

本发明可以具有不同的实施例：

一个基本的系统，只有被动的空气流动，允许自由对流、扩散、自然的空气流动等。所述系统可能只是为了平衡相对湿度。另一个系统可以是在平衡相对湿度的同时平衡温度。可以采用包括以下一种或多种部件的控制系统：

温度传感器；

相对湿度传感器；

送风机及/或其他促进空气流动的部件，允许以下一个或多个路径：

(i)吹气的第一条路径：从外部空气通过吸湿性材料到内部空气中；

(ii)吹气的第二条路径：从外部空气通过吸湿性材料回到外部空气；

(iii)吹气的第三条路径：从内部空气通过吸湿性材料回到内部空气；

(iv)吹气的第四条路径：从外部空气到内部空气，不经过所述吸湿性物质。

吹气系统及通风口能够打开及关闭，从而限制上述四条路径之一的空气流动，或执行限制所有空气交换的第五种动作；

一控制器，确定上述五种可能动作的预期效果。如果发现其中一个动作能使室内条件更接近预定义的舒适区条件，那么就会采取这个动作。可以使用不同的算法，这将被讨论。

结合湿度控制及温度控制。以此方式，所述系统具有更多种选择以达到期望的舒适条件。

1.室内喷泉

在室内喷泉中可以实现平衡室内空气湿度及温度的创新，通常室内喷泉只是为了美观及声音而使用。上述所有原则都可以在这样的产品中实现，所述产品可以是大的，用于公共场所，或者可以是小的，用于家庭房间。更多的解释请参见使用液体干燥剂的段落。

2.活动檐口(active cornice)

檐口附接在墙角及屋顶角处。吸湿性材料可以被嵌入所述檐口，并以第3段(关于所述吸音砖)所述的相同方式以被动或主动的方式激活。图18示出了这种檐口的一个非限制性图示。如图19中的非限制性示例中所示，可以实现其它的气流。结合图18及图19中所示的解决方案，使得能够弹性地使用不同的空气源(室内或室外)，从而提供上文第3段所述的所有可能性(吸音砖)。

3.活动灯

另一种可携带吸附材料的室内元件是一盏灯，可以是台灯、立灯或吸顶灯。所述灯可以使用液体干燥剂，其操作方法如上文“使用液体干燥剂”中所述。灯具有电连接，所以可以很容易地增加通风的部件，而且灯本身的热能可以帮助再生。

常见的“盐灯”可以通过以下一种或多种方法得到显着改善：

增加强制通风或增加空气流动的通道，从而改善通风效果。

扩大表面积，提高蒸发吸收能力及速度。

在不同的湿度平衡点使用不同的吸湿性材料(不同的吸湿性材料具有不同的湿度平衡点，因此可以达到不同的湿度条件)。

增设湿度传感器及控制器，所述控制器用于操作风扇及/或加热(可以是来自所述灯的光源的热)，从而可以采取一计算行动来改善室内湿度条件。

所述控制器可以被设计成通过以下一个或多个动作来维持或稳定某些湿度条件：加热(例如：点亮灯的灯泡)、迫使空气流动、操作送风机引入新鲜空气，或者甚至建议用户打开窗户。

这些动作可以被执行，以维持舒适的湿度区或为准备用于进一步的预期动作的材料(通过干燥或向吸收材料添加水分)。在这种情况下，除了传感器外，所述控制器还可以使用天气预报或其他数据库。

4.主动隔热材料

一些材料(如纤维素)作为一个非限制性的例子，同时具有隔热及吸收的性质。如果吸附层包括隔热材料，那么我们就可以创造一种新型的“主动隔热材料”。浸渍吸收液的木纤维可以提高主动隔热材料的吸收性能。

所述“主动隔热材料”是一隔绝层，在某些条件下，它可以以可控的方式加热或冷却，从而显着降低建筑物的热损失。隔热层不仅是隔热的，而且可以通过排出上述干燥或潮湿的空气，以一种可控的、按照需求的方式进行加热或冷却。

图14示出本发明的一个实施例的非限制性例子，其中空气流动通过墙壁，从内部到外部(A)或从外部到内部(B)，而所述吸附材料在墙壁内部。图15示出这样的隔热材料的配置。这个实施例可以用于其他材料，然后隔热。

另一种方法是将活性材料与隔热材料分开使用，如在图16的非限制性例子中所示。图17示出隔热的一个非限制性例子，其具有一个内部空气间隙或空气通道，加热或冷却的空气可以流过所述内部空气间隙或空气通道，从而加热或冷却所述建筑物的围护结构。

屋顶：

在夏季，屋顶暴露在主要的热负荷下。通过使用集成在屋顶上的吸附材料，可以利用蒸发冷却来减少这些热负荷。恢复湿度可以再次通过吸收夜间的湿度来实现。

在冬季，这种工艺可以通过吸收加热的方式对屋顶进行加热。所述材料可用于在夜间吸收水分，从而加热，并在湿度较低的白天将水分释放到大气中。在这两种情况下(加热及冷却)，如果有替代的方法来再生材料的湿度/干燥度(例如：太阳能干燥、直接从水源喷水等)，也可以另外使用这些方法。另一个例子是在铁皮屋顶朝下的一侧喷洒吸附材料及粘结材料的混合物。

实现上述技术的一种方式是通过使用一吸收涂层。

在图12中可以看到这个想法的一个非限制性的例子，其中两个纸浆样品被附着在一个铁皮屋顶的下侧。右边的样品与氯化钙混合。两个样品都完全干燥了，但是在晚上，加了氯化钙的样品从空气中吸收了水分(可以看到右边样品的颜色较深)。在白天，水分蒸发，降低了铁皮屋顶的温度，相较于第二个样品，同样比没有任何样品的屋顶更凉爽。

涂层可以采用不同的混合物，包括不同的层数，以提高附着力、强度及吸收能力。所述涂层可采用喷涂或吹制的方式实施。

图13示出一种柔性吸收材料，所述柔性吸收材料可以附着在不同的表面上，如屋顶、光伏板、火炉、火炉烟囱、墙壁、热交换器、电子产品、汽车、汽车天花板、灯罩等。

这种涂层可用于温度平衡及湿度平衡。在本文中也可以使用与湿度相关的变色材料，从而显示材料吸收多少水分。

主动喷涂的隔热材料只是实施所述技术的一种方式，本发明还可以采用其他方式，例如作为一个嵌板，其工作原理相同，具有空气通道。另一种方式是将活性材料放在一个单独的槽中，将经调节的空气吹过过所述材料。这可以是建筑物的其他部分，如墙壁及地板。

5.汽车及其他车辆

汽车及其他车辆的车顶也可以从创新的实施例中受益。如上所述，提供具有主动隔热或吸湿冷却系统的汽车可以节省加热及冷却的能源。这对于电动汽车、卡车及公共交通工具(如火车、公共汽车或其他车辆)而言，可以具有很大的好处。它的另一个好处是可以在车辆停放时为车辆降温及加热。它的低能耗运行可以利用小型光伏板或汽车的电池，而不需要将所述汽车清空。它可以使汽车的温度更安全，特别是在炎热的气候下，车内的温度可能是致命的。对于低温，再生也可以通过来自热发动机的热而获得。

汽车发动机的热能可以通过干燥吸收材料来储存。这些能量可以用于进一步加热汽车或发动机本身(例如：在凉爽的早晨可以更容易地启动发动机)。可以根据所需时间以手动或自动的方式进行加热。这种可能性可以与车顶结合或不与车顶结合。

电动汽车电池需要冷却。本发明可以在夜间处于高湿度的情况下采集冷却水，在白天使用高峰期进行蒸发冷却。利用湿度交换膜可以进行热及质量的传递，所以如果使用液体吸附剂就不存在水溢出的问题。

6.空调的预加热及冷却

所述系统的一个实施例可用于对进入一热泵的空气进行蒸发冷却或冷凝加热。这可以与空调系统一起运行，提高性能并节省电力。热泵的外部单元与周围环境交换热。新颖的系统可以位于热泵热交换器附近，并允许四种操作模式：

a.鉴于环境条件及吸湿性材料的湿度状态，在理想及可能的情况下，加热与系统进行热交换的空气。

b.冷却与所述系统进行热交换的空气，其考虑因素相同。

c.在可能及未来操作需要的情况下，干燥所述吸湿性材料。

d.同样在可能及未来操作需要的情况下，在所述吸湿性材料中添加水分。

在需要再生以及从吸收元件排出的空气会降低热泵性能的情况下，所述系统可以配置成将从吸收元件排出的空气引导到热交换器的输入端，或者引导到周围环境。在本实施例中可以使用第2节的附加内容，包括控制系统及多室系统(multi-chamber system)。吸湿性元件可以是液体或固体，或它们的组合。有可能构建一个混合系统，所述混合系统包括一集成装置，所述集成装置具有3个可能的元件：

a.常规压缩机；

b.蒸发冷却/吸收加热装置；

c.上述两种元件的结合。

7.改善室内空调设备

室内空调设备会使空气干燥。这个动作在某些时候对舒适度没有好处，但却占据能源消耗的很大部分。增设一个“干燥剂转轮(desiccant wheel)”，在进入“室内空调设备”的空气与离开“室内空调设备”的空气之间进行湿度交换，可以节省一部分能源，并改善室内湿度控制。

关于冷却的简单解释：“室内设备(indoor unit)”的盘管的温度低，会导致空气湿度凝结。如果我们干燥所述进入空气，则可以防止一些或所有这种冷凝。为了干燥这些空气，我们可以使用一干燥剂材料。吸湿后，这种干燥剂可以通过离开所述“室内设备”的空气而再生。为此，干燥剂需要更加依赖于温度而不是湿度。干燥剂可以在所述进入空气及排出空器之间旋转。

控制器可以决定是否、何时以及如何启动这种机制，以使室内湿度达到所需条件。

控制器还可以利用可取得的低成本电价(例如：夜间)来进行储能。此外，在某些条件下还可以添加来自外部的水。

8.空气质量、温度、湿度及舒适区中心

以上所有的实施例可以具有一个或多个信息来源，所述信息来源为：环境数据源、发布的数据、多个传感器及一用户界面；所述信息源适于获取以下至少一个感兴趣的信息：内部及外部空气的质量、热舒适性、空气温度、湿度水平、表面辐射温度、云层、风速、风向、一天中的时间、一年中的时间、季节、室外天气、日照程度、光照度太阳指数、太阳角度、臭味、二氧化碳水平、一氧化碳水平、氧水平、挥发性有机化合物水平、氡水平、粒子检测、丙烯醛检测、灰尘、臭氧、NOx、SOx、农用化学品、过敏诱因、加热气体泄漏、烟雾、花粉计数、体温、身体脉搏、身体尺寸、干燥感、过敏反应、呼吸困难、生病或健康状态、死亡人数、活动水平、活动计画、居住计画、假期计画、服装水平、代谢状态、电价、燃料价格、能量消耗以及对上述信息的未来的预测。

以上所有的实施例都有可能呈现这些信息，并为不同的行动提供建议，甚至执行一些行动，例如：使用一第一状态(空气源是外部空气)或第二状态(空气源是内部空气)来增加或减少通风量、操作不同的过滤器、操作电动百叶窗、操作上述装置对空气进行加湿、除湿、加热或冷却，或给出打开窗户、通风口、百叶窗或操作上述所有装置的建议。

这个中心可以帮助节约能源，改善空气质量。

一个基本的系统可以包含一个空气质量传感器组，所述空气质量传感器组感测外部空气质量或内部空气质量或两者，以及其中所述控制器操作所述系统以使内部条件达到最佳状态。根据一个非限制性的例子，如果室外空气质量不佳时(如森林火灾或交通高峰期)，系统将使用室内空气作为空气源。根据另一个非限制性的例子，如果室内空气质量不佳时(二氧化碳浓度太高或臭味或甚至是气体泄漏或烟雾)，系统将使用室外空气作为空气源。

9.增湿冷风机/改良的增湿冷风机

由液态蒸发为气态时，水(及大部分的物质)会冷却周围环境。一个使用这种现象的常用装置是增湿冷风机，所述增湿冷风机使用定期补充的水，从而允许冷却器继续运行。

我们引入的新技术允许两种新的可能性：连续运行增湿冷风机，无需加水；以及“反向”操作设备以产生热。

这是通过引入两种新技术实现的：(1)经由环境湿度的自然波动来“收集”水分；(2)使潮湿的空气通过干燥的吸湿性材料以用于加热，因此有效地反转了增湿冷风机的正常运行。

有些盐类具有高度的吸湿性，如果放置在正常的湿度及温度条件下，所述盐类实际上会形成液体溶液。例如，氯化钙是一种常见的用于融化道路上的冰块的盐类，在很多情况下氯化钙都会发生潮解。

含有这种盐类的溶液将趋向于与室内湿度处于平衡状态；在白天，如果湿度低，溶液是稀释的，水将从溶液蒸发到空气中。当湿度上升时，如在夜间，溶液可能会吸收水分，特别是当它在白天失去了水分而变得更加浓缩时。

以下是本发明的系统操作的一些准则及定义：

a.在释放水分进行冷却或吸收水分进行加热后，一般需要将吸湿性材料恢复到原来的状态。特别地，恢复溶液(或吸收材料，如果使用固体而不是液体干燥剂)的良好条件是通过考虑“下一个预期的需求”来确定的(即下一个需要进行的操作：加湿或除湿)：

i.当饱和度低以及下一个预期的需求是冷却(通过加湿)时，则添加水或从空气中吸收水，从而恢复溶液条件，以满足即将到来的加湿要求。

ii.当饱和度高以及下一个预期的需求是加热(通过除湿)时，则从吸附剂中蒸发水，从而恢复溶液条件。

b.吸收材料(无论是液体还是固体)与空气之间进行热及质量交换的方式，包括：

i.将空气吹过所述吸收材料。

ii.将所述吸收溶液喷洒至空气中。

iii.将所述吸水溶液以垂直或水平的方式滴在一表面上，或滴在像屋顶一样的倾斜面上。

iv.将所述吸收溶液滴在其储存器中。

v.将空气泵送至所述溶液中。

vi.使用已知的增湿冷风机的机制(例如，将溶液滴在吸水织物条上，然后将空气吹过这些织物条)。

c.液体流动的表面：这种表面可以是任何大面积的表面，使得液体在表面上流动，空气(最佳地为气流)与所述液体表面接触。例如，所述气流可以垂直于流体流动，如在许多增湿冷风机中。可以使用其他使流体流动方法，例如，使流体在一建筑物的侧面或屋顶上流动。这种方法结合吸湿性材料及建筑物的表面，使得不需加水即可进行加热及冷却。

d.高吸湿性材料：高吸湿性材料是指任何能够吸收至少占其质量百分之几的水的材料。

e.来自周围环境的空气：这种空气可能来自住宅内部或外部。

f.液体干燥剂：具有高吸湿性的液体，如水中的氯化钙。

10.干燥及稳定温度及湿度的过滤器

所述系统可用作颗粒捕集的过滤器，所述过滤器还可稳定温度及湿度。由木质材料、植物纤维或其他对于本领域的技术人员来说是清楚的合适材料组成的平板或床，可以用高吸湿性材料浸渍(如果材料具有足够的吸湿性，也可以单独使用)。迫使空气通过这个装置，除了可以净化空气外，还可以稳定温度及湿度。这个例子可用于：

1.从房间内部到房间外部的空气循环。

2.从房间外部到房间内部的潮湿空气的空气循环。

3.如果过滤器可以切换空气来源，则会产生更多的可能性。一种可控的的版本可以使用一个带有上述算法的控制器。

4.第四个版本进一步允许切换空气的输入及输出，从而允许将排出空气引导到房间或建筑物的内部或外部。

这里的创新是一种装置，所述装置很简单，既能被动地净化空气，又能稳定温度及湿度。

所述过滤器可以用具有创造性的方式来实现，如声学元件，或像一个三角形覆盖在墙壁及天花板的角落，或者甚至是吸音砖。

图7示出一个会议室或教室的情况，经由穿过活性吸音砖可以稳定进入空气的湿度、净化空气，并在一定程度上稳定温度。

11.温室(可以在住宅、吊架、棚子、仓库中使用)

所述系统可在温室或其它建筑物中实施，如吊架、棚子、仓库，从而用于冷却、加热、加湿或除湿。这个过程可以通过使用普通的蒸发冷却系统与本发明的方法相结合来完成，所述过程可以改善外部条件所能提供的温度及湿度条件。可以采用“温室冷却垫”，例如，使用吸湿性材料来浸渍这种大型垫子(图9示出利用氯化钙溶液浸渍后用作密封的这种垫子)。此外，干燥或加湿空气的可能性在温室中可能具有一个显着的优势。

执行上述操作的不同方案包括：

1.利用吸湿性溶液代替蒸发冷却溶液的水，从而稳定进入空气的温度及湿度。

2.利用吸收材料浸渍所述冷却垫，或将冷却垫完全改变为带有气流通道的吸附材料；不需要抽水或溶液，从而稳定所述进入空气的温度及湿度。

3.对于上述所有情况，有可能在需要时(例如：在干燥或炎热的日子)或需要更多潮湿条件时加水。

4.对于方案1，具有第二个冷却垫(或其他与空气进行热及质量传递的部件)，可以在不改变温室内空气的情况下，蒸发或吸收溶液中的水分；这可以在恢复溶液条件时及时完成，将空气条件更改为非首选条件。所以恢复不会产生负面影响。

5.方案4是利用太阳能对所述第二冷却垫中的溶液进行干燥。

6.方案1，当空气从冷却垫中排出时，可以在被导入温室(或住宅)或回到环境中之间切换；这可以在恢复溶液条件时及时完成，将空气条件更改为非首选条件。所以恢复不会产生负面影响。

7.逆转气流的部件，使空气从温室进入冷却垫，为恢复溶液状态提供两种空气来源的选择。

8.在上述方案中增设传感器，所述传感器用于感测：吸附剂饱和度、室内及室外的湿度、温度，从而可以评估什么是优选的操作。

9.在上述方案中增设控制器，所述控制器与不同的传感器、操作部件及数据相关联以用于所需的温室条件；所述控制器配置为使温度及湿度条件尽可能地接近所需条件。

10.方案9，其中所述控制器还与预报数据、历史数据或其他来日湿度及温度的估计值相关联，从而根据来日的情况优化下一步的操作；例如，如果所述饱和度低且来日预计是干燥的，则从空气中收集水。

11.另一种可能性是通过至少两种方法在吸收性溶液之间进行热及质量交换，至少一种方法是室内的，另一种方法是室外的，并且所述溶液可以根据需求而在室内及室外之间移动，所以不需要进行空气交换。

以上所有的方案都可以用于在住宅或其他与温室无关的需求中执行。

12.智能的围护结构

在一些实施例中，本发明可包括“智能围护结构”。智能围护结构涉及用于加热、冷却及改变墙壁或围护结构(或墙壁或围护结构的一部分)的渗透性的方式，从而允许在墙壁与外部空气之间进行较大或较小的交流。这可以通过使用送风机、风扇、电动百叶窗、电动窗帘、电动窗及通风口来实现。所述墙壁具有大的表面积，并且可以通过传导/辐射来加热或冷却内部空间。这种方法也可以使用一间接加热及冷却，其中调节后的空气可以通过内部空气间隙，相较于直接使用空气吹过吸附材料，这种方法具有优势，因为内部空气的湿度不受影响。因此，例如为了最大限度地冷却所述墙壁内的空气(露点)，可以使墙内的空气达到100％的湿度，即使这种极度潮湿的空气在建筑物内会很不舒服，但这并不会是问题，因为这种空气只是用于冷却所述墙壁，并没有传导到所述建筑物内；然后，经冷却后的墙壁通过传导或辐射来冷却所述建筑物内的空气。

吹过所述空气间隙的空气也可以用于将热质中的冷或热条件储存到所述围护结构，在这种情况下，合适的室外空气条件可冷却或加热热质而不会穿过所述吸附材料。

13.光伏及电子冷却

光伏电池功率与电池温度之间存在负相关关系。因此，当光伏组件被冷却时，它们将提供更多的功率。本发明的一个非限制性实施例适于冷却光伏电池，所述光伏电池包括附着在光伏电池板背面的水分吸收单元，所述水分吸收单元蒸发水分从而在炎热的白天进行冷却，并在较凉爽及较潮湿的夜晚收集水分，以便在第二天使用。同样地，在所述电池板背面的吸收涂层也可用于此目的。

有许多可能的方法来实现一吸附溶液。例如，可以使用吸收溶液(如氯化钙)与容纳该溶液的一结构基质的一混合物，例如：膨润土、纸纤维、它们的混合物或其他物质。本发明也可以使用铝基质来保持混合物并且用于进行热传递。

中央处理器(CPU)及其他需要冷却的电子产品可以使用这种方法进行冷却或克服热负荷的峰值。一个非限制性的例子可以是在散热片上的吸收涂层，当散热器异常热时，这种涂层可以蒸发湿气并冷却散热器，当散热器较冷时，恢复水以进一步蒸发。

模拟工具：

在太阳能及风能装置中，我们通常想知道根据特定地点的风能及太阳能资源来估计年度性能。这种创新的能源(利用湿度波动)同样受益于一个模拟工具，根据特定的湿度波动来估计年度性能。这种模拟工具根据特定时间段内特定地点的湿度及温度数据来计算系统的性能。所述模拟工具计算出空气通过所述系统后的温度及湿度，并计算出所述吸附材料的水分饱和条件，以便计算出下一个时刻的系统性能。

可以更改位置、材料数量、不同的激活及再生速度以及材料类型。

模拟工具可以预测系统性能，并在计算多种方案后评估最佳的动作。所述模拟工具还可以使用从其历史记录中收集的数据来校准自身并预测其他参数，例如：建筑物的热质量，并且操作所述系统以最大化这些效果。

学习算法可以通过学习所述热建筑行为(thermal building behavior)及用户的偏好，随着时间的推移提高性能。

所述模拟根据所需的舒适温度来计算时度(degree hours)，但它也可以考虑到湿度对舒适度的影响。以此方式，实现了用于达到舒适区的双重策略：使用温度控制、湿度控制或两者的结合。

这是一种新颖的方法，因为我们提供了一个机构，所述机构可以控制温度及湿度，从而达到舒适区，而不是像普通空调一样只达到舒适温度。此外，本发明的方法在一个简单的机构中提供了4种不同的动作：冷却、加热、除湿及加湿。

所述系统可以在特定时间内“移动”进入再生模式，例如，当办公室或住宅内无人时，从而最大限度地提升性能。所述系统还可以管理上述的“多储存器系统”。

智能家居功能：

可以在所有提及的实施例中增设用于与诸如计算机、智能手机或平板电脑等网络连接设备通信的装置，以便从环境数据源发送及接收信息，提供(例如)来自外部服务的气象数据。这些数据可包括例如以下的参数：内部及外部空气的质量、热舒适性、空气温度、湿度水平、表面辐射温度、云层、风速、风向、一天中的时间、一年中的时间、季节、室外天气、日照程度、光照度太阳指数、太阳角度、臭味、二氧化碳水平、一氧化碳水平、氧水平、挥发性有机化合物水平、氡水平、粒子检测、丙烯醛检测、灰尘、臭氧、NOx、SOx、农用化学品、过敏诱因、加热气体泄漏、烟雾、空气质量或污染、花粉计数、体温、身体脉搏、身体尺寸、干燥感、过敏反应、呼吸困难、生病或健康状态、死亡人数、活动水平、活动计画、居住计画、假期计画、服装水平、代谢状态、电价、燃料价格、能量消耗以及对上述信息来源的未来预测值。其他信息可包括：用户行为及偏好的日志、公开的历史数据、其他用户在相似气候或地点的使用情形等。特定场地的建筑数据也可能是有用的，可以利用场地的特定特征，如实际尺寸及布局、热质量、阴影、隔热、方向、位置、建筑物的围护结构区段、窗户位置、窗户方向及能量消耗。这些数据可能从多个来源收集，通过转播及/或汇总这些数据，系统可以作为一个活跃的空气质量、温度及湿度中心运行。

所述装置还可以包括一个用户界面，所述界面适于显示及获取诸如上述感兴趣的信息以及用户偏好，例如：期望的温度及湿度。

本发明还包括一个使用一套规则来操作所述系统的阀门及风扇的算法。一般来说，所述算法试图做两件事：1.使内部条件尽可能地接近所需条件；2.使吸附材料达到将来能更好地满足所需条件的条件。因此，例如，在夏天的中午，当需要降温而吸附材料又处于潮湿状态的时候，空气可以从室外引入、穿过材料，从而冷却空气，并进入建筑物。为了替换白天从材料中流失到空气中的湿度(又称再生)，空气可以在凌晨(例如：凌晨2点至5点)从建筑物外循环、穿过材料，并回到建筑物外，此时外部空气高度潮湿。

作为另一个例子，在需要加热且所述吸附材料是干燥的情况下，外部空气可以再次被迫通过所述吸附材料，所述吸附材料将吸收空气中的湿度(只要空气比吸附材料更潮湿)。这可以在例如傍晚时分进行，当温度下降并需要加热时，外部空气的湿度水平上升。为了使空气重新干燥，中午的相对干燥的空气可以被迫通过所述吸附材料。

所述算法利用所述吸附材料的已知特性及其“湿度”(吸附材料的“湿度”是指与吸附材料处于平衡状态的空气湿度)，以及预测的未来需求及未来温度及湿度的预测，从而决定是否对材料进行干燥或加湿，或对建筑物的内部进行加热或冷却。吸附材料的特性(如扩散时间、热质量、吸湿行为等)。

对所述算法有用的信息可以来自于诸如固定数据集、用户界面输入、用户行为数据以及综合舒适条件的目标范围。所述系统的控制器适于使用所述算法来使内部条件接近当前时刻的综合舒适条件的目标范围，并为将来准备吸附材料。如上所述，这是由打开一个或多个通风口并操作一个或多个风扇来完成的(在一个简单的实施例中)，以便进行以下六件事情中的一件：

a.将空气从建筑物外部吹过吸湿性材料，再吹回到所述建筑物外部，因此起到干燥或湿润所述吸湿性材料的效果，从而使吸湿性材料具备后续用于加热/冷却/湿润/干燥进入空气的条件。

b.将空气从建筑物内部吹过吸湿性材料，再吹回到所述建筑物内部，因此起到加热及干燥或冷却及加湿所述建筑物的内部空气的效果。

c.将空气从建筑物外部吹过吸湿性材料，然后再吹入建筑物内部，因此起到加热及干燥或冷却及加湿进入所述建筑物的外部空气的效果。

d.将空气从建筑物内部吹过吸湿性材料，然后再吹到所述建筑物外部，因此起到加热及干燥所述吸湿性材料或冷却及加湿所述吸湿性材料的效果。

e.将空气从建筑物外部导入所述建筑物内部，而不流经所述吸附性材料；这实现了所谓的“自由冷却”或“自由加热”，如果外部空气比内部空气热，则需要加热且无需使用吸附材料，并且外部空气可以简单地传递到室内。同样地，如果外部空气比内部空气凉爽，则需要冷却，并且可以使用相同的“穿过(pass through)”模式。

f.将空气从建筑物内部导入外部，而不流经所述吸附材料。例如，这可能有助于排出不新鲜或恶臭的空气。

可以使用一些规则，使得更重要的因素优先于不太重要的因素。例如，如果室外发生了极端污染或火灾，则将这些空气导入室内可能是不理想的；在这种情况下，如果能使室内空气更接近所需的条件，则可将室内空气通过吸附材料，然后再回到建筑物内部。另外，外部空气可以传导到建筑物内，但仅以缓慢的速度传导，使得在将这些空气传递到建筑物内部之前，吸附材料或与吸附材料接触的活性炭等过滤材料先吸收外部空气中的任何污染物或气味。潮湿的空气，例如住户洗澡时释放的空气，可以用来加湿所述吸附材料及/或所述建筑物内部的空气。

上述算法可以使用：

(i)多种启发式方法；

(ii)多种反馈模型，其中所述用户是一控制回路的一部分；

(iii)多种数学或统计学方法，从多个数据点中提取模式；

(iv)从记录的数据中得出的参数的推理算法；

(v)物理、心理或生理模型；

(vi)多种机器学习方法，在任何给定的状态下，用户输入、温度及湿度的理想状态以及温度及湿度地实际状态被用来加强或削弱系统决策

本发明的算法配置用以操作所述装置的不同模式及状态，使内部条件在给定时刻更接近综合舒适度条件的目标范围，并准备吸附剂储存器以供将来使用。

用户的个人舒适度档案可以是“可移动的”，因为它可以被发送到不同的地点。例如，房主可以允许将他或她的档案发送到一个度假屋，以此方式，当用户在度假屋时，他或她自己的舒适档案将在度假屋使用。同样地，一个人的个人档案也可以用在工作场所、餐厅等地方。在本发明的规定范围内，要考虑到待调节的房间或建筑物内的人数。当必须考虑到几个人的档案时，可以计算出一个平均值，从而近似于每个用户的所需范围。以此方式也可以利用人群的智慧。

可以通过记录用户的行为(例如：他/她过去使用的温度/湿度设定点)来完善综合舒适条件的目标范围。

外部装置可经由本发明的系统集成及控制。例如，可用于增强所述装置操作的加热器、冷却器、空调、除湿器、加湿器、新风机组、电动百叶窗、电动窗帘、通风口、灯、风扇、送风机、过滤器、净化器、氧气发生器、储热器、锅炉、冰箱、薄膜、电离器。

这些外部装置可以使系统达到可能无法实现的最终温度及湿度水平；例如，如果吸附材料可以将进入空气的温度降低5℃，所需的最高温度为20℃，则当外部空气的温度为30℃，进入空气可以被所述吸附材料冷却5℃，以及外部空调装置可以用来提供最后的5℃冷却，以使进入空气达到20℃。

这些外部装置的能量消耗数据及其对综合条件目标范围的影响，可以从一个或多个来源获得，如：

(vii)制造商数据、文献、学术研究

(viii)在特定情况下，针对特定装置的实际运行结果及能源消耗测量中收集及分析的数据。

所述算法可用于优化介于达到所需的温度及湿度范围以及最小化能量消耗或能源成本之间的一些折衷方案。

智能气流：

所述系统可与上述多个装置一起使用，安装在建筑物的不同位置。这些装置可以相继地使用，例如当检测到污染或不需要的气味时。为了估计污染或气味的位置，所述算法可以例如比较在不同系统中测量的所述污染的水平。一旦确定了位置或来源，控制器可以强制将空气送入及送出不同的单元，以便使用最短的路径清除污染或气味。

多个装置的另一个用途是让一个装置再生，而另一个装置提供更接近所需舒适区的空气。

关于本发明实施例的上述描述及说明是为了说明的目的而提出的。本发明并非旨在详尽无遗或以任何形式将本发明限制在上述描述中。权利要求书中的参考标号不是权利要求书的一部分，而是用于方便阅读。这些参考标号不应被解释为以任何形式限制权利要求。

Claims (11)

1.一种基于液体干燥剂的冷却及/或湿度平衡的系统，所述系统从周围空气中获取冷却水，其特征在于：所述系统由以下所组成：

(a)一个或多个液体干燥剂储存器，包含一定量的液体干燥剂；

(b)一个或多个液气热量及质量交换器，提供用于在所述液体干燥剂及来自周围环境的空气之间进行流体连通的一界面；

(c)一流动控制系统，包括用以将所述液体干燥剂输送到所述热量及质量交换器的所述界面以用于与来自周围环境的空气进行热量及质量交换的液体泵；

(d)用于获取所述液体干燥剂的饱和程度的信息的饱和程度传感器，所述液体干燥剂的饱和程度可以表示为与所述液体干燥剂处于平衡状态的一空气的相对湿度；

(e)用于获取来自周围环境的空气的周围空气相对湿度的第一相对湿度传感器组；

(f)用于确定是否需要进行冷却的第一温度传感器组；以及

(g)一控制器，包括至少一个处理器，所述处理器与所述热量及质量交换器、所述流动控制系统、所述饱和程度传感器、所述第一相对湿度传感器组及所述第一温度传感器组相关联，所述控制器配置成通过选择性地在以下操作之间切换所述流动控制系统以及热量及质量交换器来以一冷却模式进行操作：

(i)一冷却操作及/或空气加湿操作，其中当需要冷却及当所述周围空气相对湿度低于与所述液体干燥剂处于平衡状态的所述空气的相对湿度时，所述控制器操作所述热量及质量交换器以促使在所述液体干燥剂及所述来自周围环境的空气之间进行热量及质量交换；

(ii)一集水操作及/或空气除湿操作，其中当所述周围空气相对湿度高于与所述液体干燥剂处于平衡状态的所述空气的相对湿度时，所述控制器操作所述热量及质量交换器以促使在所述液体干燥剂及所述来自周围环境的空气之间进行热量及质量交换；以及

(iii)一等待状态，其中所述控制器不操作所述热量及质量交换器，因此不促进在所述液体干燥剂与所述周围空气之间的热量及质量交换；

从而利用相对湿度波动产生的能量进行冷却、加湿及/或除湿，除了所述流动控制系统及所述控制器所需的能量外，不需要使用一外部供水或外部能源，

所述系统用于环境控制空间，所述系统还包括：

(a)一第二相对湿度传感器，感测在所述环境控制空间中的相对湿度；

(b)在所述环境控制空间内的温度及湿度的目标范围的数据；

所述流动控制系统还包括：至少一个泵以及多个阀，所述多个阀用于将一个或多个所述液体干燥剂储存器连接到一个或多个所述热量及质量交换器，并且在一个或多个流动路径中循环液体干燥剂，所述一个或多个流动路径形成以下列表，所述列表包括：

(i)从一个储存器循环到一个热量及质量交换器；

(ii)从一个热量及质量交换器循环到另一个热量及质量交换器；

(iii)从一些储存器中的一特定储存器循环到一个热量及质量交换器，其中根据所需的模式及操作，使用所述储存器，所述储存器的饱和程度将带来最佳性能；

(iv)流到一特定的热量及质量交换器，所述特定的热量及质量交换器是一室内的热量及质量交换器或一室外的热量及质量的交换器；

(v)同时从一个储存器循环到一个热量及质量交换器，并且从其他储存器循环到其他热量及质量交换器，从而具有同时执行不同模式的可能性；其中所述控制器还配置成使用一个或多个特定的储存器以及热量及质量交换器来选择性地采用所述一个或多个所述流动路径，以便使所述环境控制空间达到目标温度及湿度，以及使所述液体干燥剂储存器达到最大的进一步冷却及加热以及稳定湿度的可能性。

2.如权利要求1所述的系统，其特征在于：所述系统还利用所述第一温度传感器组以用于确定是否需要加热，以及所述控制器还配置成选择性地在以下多种操作之间切换所述流动控制系统：

(i)一加热操作及/或空气除湿操作，其中当需要加热及当所述周围空气相对湿度高于与所述液体干燥剂处于平衡状态的所述空气的相对湿度时，所述控制器操作所述热量及质量交换器以促使在所述液体干燥剂及进气口之间进行热量及质量交换；

(ii)一液体干燥剂干燥操作及/或空气加湿操作，其中当所述周围空气相对湿度低于与所述液体干燥剂处于平衡状态的所述空气的相对湿度时，所述控制器操作所述热量及质量交换器以促使在所述液体干燥剂及进气口之间进行热量及质量交换；

(iii)一存储操作，其中所述控制器不操作所述热量及质量交换器，因此不促进所述液体干燥剂与进气口之间的热量及质量交换，从而储存冷却及/或加热及/或加湿及/或除湿的潜能；

从而存储及利用所述相对湿度波动以进行冷却、加热、加湿及/或除湿，所有这些功能都在一个系统中，所述系统包括几个基本部分，并且除了所述流动控制系统及所述控制器所需的少量能源外，不需要使用外部水热源或其他外部能源。

3.如权利要求1所述的系统，其特征在于：所述系统具有待调节的一封闭体，所述封闭体至少部分地或完全地被密封，以及所述流动控制系统还包括：一送风机装置及一开关装置，所述送风机装置包括至少一个风扇，所述开关装置包括多个可切换的流量阀；

其中所述控制器还配置成根据一控制模式而在多种状态之间切换所述流动控制系统，所述控制模式考量湿度、空气温度、围护结构的辐射温度及/或空气质量、热质量存储以及用于使所述系统再生的目标值，以便用于进一步的操作。

4.如权利要求1至3任一项所述的系统，其特征在于：所述系统嵌入一装置中，所述装置选自于由以下所组成的群组：

(a)一增湿冷风机；

(b)一灯，具有或不具有附加的水源或热源；

(c)一活动檐口，具有或不具有附加的水源或热源；

(d)一室内喷泉，具有或不具有附加的水源或热源；

(e)一件家具，具有或不具有附加的水源或热源；

(f)一声学元件为：具有或不具有附加的水源或热源的吸音天花板、吸音墙、吸音办公室隔间或吸音檐口；

(g)一智能的围护结构，具有或不具有附加的水源或热源，其中离开所述液体干燥剂的空气加热或冷却所述围护结构，从而在所述围护结构内加热及冷却空间；

(h)一智能的围护结构，具有或不具有附加的水源或热源，其中离开所述液体干燥剂的空气加热或冷却空间；

(i)一空气过滤器，具有稳定湿度及温度的可能性；

(j)一新风机组，将经湿度调节及温度调节的空气引入一结构中

(k)至少一个新风机组，改变气流的方向，通过一交替的顺序将排出的空气及进入的空气吹过所述液体干燥剂，进而从排出的空气中回收热量及质量，并将所述热量及质量转移到进入的空气中

(l)多个新风机组，以一相反的方式进行交替，其中至少一个单元使得空气排出，而另一个单元使得空气进入，然后两个单元交换功能；

(m)在一火炉中或在一火炉旁边；

(n)在一温室中。

5.如权利要求1所述的系统，其特征在于：所述系统用于冷却一个或多个装置或物体，所述装置或物体选自于由：电池、汽车、发动机、汽车发动机、车顶、计算机、数据中心、电子装置、热泵、HVAC系统、太阳能板、反应器、散热器、对流器，散热片、香料及住宅所组成的群组，其中所述液体干燥剂以多种方式中的一种或多种方式作用，所述多种方式选自于由以下所组成的群组：

(a)所述液体干燥剂选择性地或连续地与所述装置或物体流体连通，并且在状况允许的情况下，预先冷却所述装置的进入空气；

(b)所述液体干燥剂是在一内部热量及/或质量交换器与一外部热量及质量交换器之间循环的一液体吸附剂；

(c)所述液体干燥剂是一结构的一围护结构的一部分；

(d)所述液体干燥剂还包括：一水源及一泵，以及当需要冷却以及所述周围空气的相对湿度高于与所述液体干燥剂处于平衡状态的空气的相对湿度时，所述控制器操作所述泵以增加所述液体干燥剂的饱和程度；

(e)所述液体干燥剂与所述空气至少部分地交换热量及质量，通过使用湿度交换膜来进行热量及质量的交换。

6.一种使用从至少一个空气源收集的冷却水来进行蒸发冷却的方法，其特征在于：所述方法适于控制物体的湿度和/或温度，所述物体选自于由：车辆、车辆发动机、车顶、电池、电动车辆电池、冷却装置、计算机、光伏电池、太阳能板、反应器、火炉、饮水器所组成的群组；并且所述方法包括以下步骤：

(a)提供一个或多个吸附材料储存器，所述吸附材料储存器含有一定量的固体形式或液体形式的一吸附材料；

(b)监测空气源中的至少一个的湿度；

(c)监测所述吸附材料的饱和程度，所述饱和程度以与所述吸附材料处于平衡状态的空气的相对湿度表示；

(d)在一集水期间，当空气源比与所述吸附材料处于平衡状态的空气更潮湿时，促使空气传递以在所述吸附材料与空气源之间进行热量及质量交换，从而收集所述冷却水；

(e)在一冷却期间，当空气源比与所述吸附材料处于平衡状态的空气更干燥时，促使空气传递以在所述吸附材料与空气源之间进行热量及质量交换，从而用于冷却；

从而使用相对湿度波动来冷却及/或加湿及/或除湿，

所述方法还接收用于作为冷却或加热或加湿或除湿的下一个预期需求的输入，或评估一结构在未来是否需要冷却或加热或加湿或除湿，通过使用至少一个已发布的未来预报，进一步估算选自以下列表的环境条件，所述列表由：温度、湿度、太阳指数、云层、风速、风向所组成；并且进一步实施以下列表中的一个或多个步骤，所述列表由以下多个步骤组成：

(a)如果预测需要冷却或加湿且条件允许的情况下，则进行集水；

(b)如果预测需要加热或除湿且条件允许的情况下，则干燥所述吸附材料；

(c)在预测未来需要冷却且条件允许的情况下，实施自由冷却，通过将外部空气直接导入空间或物体，并显着绕过所述吸附材料，从而在热质量中冷却及储存低温条件；

(d)在预测未来需要加热且条件允许的情况下，实施自由加热，通过将空气直接导入所需空间或物体，并绕过所述吸附材料，从而在热质量中冷却及储存高温条件。

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于：所述方法用于吸附加热，其中吸附材料通过与至少一个空气源进行热量及质量交换而干燥，所述方法包括以下步骤：

(a)在一吸附材料干燥期间，当所述空气源比与所述吸附材料处于平衡状态的空气更干燥时，促使空气传递以在所述吸附材料与所述空气源之间进行热量及质量交换；

(b)在一加热期间，当所述空气源比与所述吸附材料处于平衡状态的空气更潮湿时，促使空气传递以在所述吸附材料与所述空气源之间进行热量及质量交换并且当所述空气源比与所述吸附材料处于平衡状态的空气更不潮湿时，阻断所述空气的传递；

从而使用相对湿度波动来冷却及/或加热及/或加湿及/或除湿。

8.如权利要求6所述的方法，其特征在于：所述方法以一种或多种方法促使热量及/或质量交换的发生，所述一种或多种方法选自于由以下所组成的群组：

(a)使用一恒定的气流来促使在所述恒定的气流与所述吸附材料之间进行热量及质量交换，从而缓和每日、季节或全年的湿度及温度波动；

(b)在需要时使用间歇性的气流，以实现冷却、加热、加湿、除湿、收集水分及干燥所述吸附材料的不同功能；

(c)使用在室内及室外空气之间来回交替的所述空气源的一气流，从而使在进入空气及排出空气之间进行热量及质量交换，一个非限制性的例子是具有一热量及质量回收的一新风机组。

9.如权利要求6所述的方法，其特征在于：所述空气路径是根据以下而确定的：

(a)所述空气源是：外部空气或内部空气；

(b)来自所述空气源的空气被引导与所述吸附材料进行热量及/或质量交换，然后：

(i)进入所述物体，从而加热及/或冷却及/或加湿及/或除湿所需空间；

(ii)进入所述物体的围护结构中，从而间接加热及/或冷却所需空间；

(iii)离开所述物体，从而在不改变所需空间或物体的空气的情况下收集冷却水或干燥所述吸附材料；

(c)将空气引导到所述物体，而不与所述吸附材料进行显着的热量及质量交换，从而允许自由冷却及/或自由加热。

10.如权利要求6-9中任一项所述的方法，其特征在于：所述吸附材料是一液体吸附剂，所述液体吸附剂经由周围条件加热、冷却、稀释或浓缩；并通过选自群组的多种方式促进热量及质量交换，所述群组由以下组成：

(b)通过选自以下群组的方法迫使环境空气与所述液体吸附剂接触，所述群组由以下所组成：

(i)迫使所述液体吸附剂在一表面上流动，并迫使空气垂直于或逆着所述液体吸附剂的流动而流动；

(ii)迫使空气流过所述液体吸附剂；

(iii)将液体喷洒至空气体中；

(iv)将液体喷洒至一气流中；

(v)利用温室垫进行热量及质量交换；

(c)利用一湿度交换膜迫使空气流动以促进热量及质量交换；

(d)不通过一热量交换器进行质量交换来迫使热量交换；

(e)在一内部热量及/或质量交换器与外部热量及/或质量交换器之间循环所述液体吸附剂；

(f)将多个热量及/或质量交换单元组合成上述的一种或多种方式，所述方式在所述液体吸附剂的一个或多个储存器上作用。

11.如权利要求6所述的方法，其特征在于：通过使用选自以下群组的一热源或湿度源来促进所述相对湿度波动，所述群组由以下所组成：

(a)当一柴炉运作及冷却时，利用由加热柴炉引起的相对湿度波动，当所述柴炉在傍晚运作时，从所述柴炉的输出端获得干燥的空气，而当在清晨供应的木材烧尽时，从所述柴炉获得潮湿的空气，从而平衡湿度及温度的波动；

(b)使用低电价电力的一储能加热器，用于干燥与所述吸附材料相关的空气，并储存能量，以便在电价高的时候使用，从而通过潜热储存能量，并且平衡湿度波动；

(c)使用太阳能以在晴天或夏天促进降低所述空气的相对湿度的自然现象，并且储存能量以在需要时使用；

(d)利用余热干燥与所述吸附材料相关的空气，并且储存能量以在需要的时候使用。