[0001] 本发明涉及空气调节，尤其涉及用于建筑结构内的空气和温度控制的利用露点热交换和/或湿度调节的空气调节。

[0002] 应当理解，工作的或者闲暇期间简单居住的环境期望是愉快舒适的环境。通常，通过空气调节产生这样的环境，该空气调节不仅调节建筑结构内环境空气的温度，还改变空气的温度，以使得更加合意。传统上利用制冷循环用于空气调节系统。这种制冷系统就成本、复杂性和环境影响而言并不是理想的。

[0003] 传统的机械压缩制冷循环空气调节系统消耗大量主要由矿物燃料产生的电能。因此，这种模式的空气调节既不可持久，也不环保。蒸发冷却利用水蒸发的潜热（存在于大气中的一种自然能量）来执行建筑物的空气调节，因此是一种现有基于制冷的系统的潜在替代。但是，蒸发冷却遇到了几各阻碍其广泛应用的技术难题。直接蒸发冷却增加了房间空气的湿度，引起令人不愉快的热舒适。间接蒸发冷却降低了空气温度，避免增加空气湿度，但是它将供给空气的温度限制为比室外空气的湿球高几摄氏度，这对于在英国和大多数中国气候条件下执行建筑物的空气调节来说过高。

[0004] 露点（蒸发）热交换打破了湿球限制，允许将供给空气冷却至低于湿球水平并超过室外空气露点的水平。

[0005] 这种露点蒸发过程提供了用来空气调节的简便方法，但是上述用于该过程的传统换热器在其效率和操作性能并不适当。用来取消露点的换热器两端的湿度差异的方便装置有用于提高效率。但是，必须长期且在商业上将外部能量输入减少到可接受水平来实现除湿。

[0006] 传统的交流式换热器设计通常不具有交水平的效率，或者至少不具有如期望那么高水平的效率。传统的除湿器使用气体、电或氢气燃料，但是即便是在使用废能或可再生能源时，效率水平对于实质上的长期目标并不足够高或不理想。

[0025] 如上所述，露点空气调节布置依赖于有关水的自然蒸发过程。在这种情形下，蒸发的能量从空气获取，以便冷却空气，但是这种过程会增加排出空气的湿度，因此致使封闭建筑环境的居住者无法接受该环境。然而，在正确的地理位置和天气条件下，如果为空气调节系统单独地或者结合地提供适当的换热器和/或除湿器布置，那么可适用露点空气调节。

[0026] 图1提供了根据本发明第一方面的露点空气调节布置17的示意图。这样，布置17包括设有配水箱3的换热器5，配水箱3通过配水管4给集水器9供水。水循环通过集水器9与配水箱3之间的管道6。在这种情形下，空气流被激励通过换热器5，通过供给横流风扇2，并受控通过风门1。通过换热器5的出口的空气被冷却，如箭头18所示。

[0027] 为了冷却出口空气18，初始的环境空气19通过进气栅10呈现。进入空气的一部分穿过换热器5被冷却并呈现为出口空气18，而壳体12内的另一部分变得包含有来自水箱3的湿气，以穿过与干通道相邻的通过换热器5的湿通道，其中要被冷却的空气穿过干通道。集水器9内的水的水位通过水泵和液位开关8来保持。在这种情形下，如后面描述，湿通道与干通道之间较薄导热材料层增强了最终出口空气18的热交换和冷却。已经穿过换热器5的高湿空气通过排气扇7排出。为了保持运行效率和避免潜在的问题，设置溢流管11，同时如果必要的话设置排泄阀14和排泄管15，以根据运行性能的需要从集水器9排出液体。应当理解，配水箱3内的液位会达到特定程度，确定可能蒸发，且因此确定根据本发明方面的换热器5中的露点冷却。配水箱3用作集水器9的头部，并具有至外部水源的配水阀13和配水管16。该外部水源通常为自来水。

[0028] 根据本发明的第一方面，换热器5设计成实现有关露点热交换的高效率。下面参考图1-6给出有关该结构的进一步细节。通常，换热器包括薄的导热板或层来限定干通道和湿通道。所述层通常由铝或铜箔形成，并被支撑以保持干湿通道。所述湿通道包含通常为纤维素纤维形式的亲水性分散体。整个换热器通过热脂粘结在一起，以提供可操作的换热器，在该换热器中，进入的空气沿着干通道穿，并通过湿通道内湿气蒸发的潜热而被冷却。亲水性分散体工作良好，为简单的湿气流提供阻力。在这种情形下，从干通道获取的蒸发潜热用于蒸发湿通道内的湿气，且这样通过由导热层提供的热交换，实现了干通道中空气流的增强冷却。应当理解，铝箔形式的导热层的导热率约为220瓦每米开尔文，而纤维素纤维的导热率约为50瓦每米开尔文。

[0029] 通常，如图1所示，设置跨孔（cross aperture）和侧孔20，从而沿着干通道提供的进入空气被成比例地引导至出口18或湿通道，以输送或带有来自湿通道内的纤维素的蒸发湿气被输送，以通过排气扇7排出。在这种情形下，根据本发明方面的换热器5与依赖于简单交流技术的现有布置相比，提高了冷却效率。

[0030] 应当理解，通过使用恰当的风门，特别是在出口1和排气扇7处，可实现对通过换热器5的相对流动的调节，以确定冷却效率的水平。

[0031] 图2提供了图1中所示换热器的示意性截面图。可以看出，换热器5包括多个导热材料层21。这些层如上所述，通常由薄铝板形成，以确保层21之间形成的干/湿通道之间良好的导热率。如上所述，这些通道在入口端22与出口端23之间通常是通过换热器5的交替的干通道和湿通道。根据本发明的方面，如上所述，为了促进提高冷却从而提高换热器5的效率，沿着干通道经过的进入空气与沿着湿通道的气流进行热交换，其中蒸发潜热用于冷却干通道内的气流。湿通道含有形式为纤维素纤维的亲水性分散体，使得沿着干通道经过的空气的一部分通过侧孔进入湿通道。湿气从纤维素纤维蒸发，并且由于利用从沿着干通道行进的空气获取的热量的蒸发潜热，提供了冷却。更高湿度的空气通过湿通道的气流被输送，以如前所述通过排气扇排出。显然，沿着干通道行进的空气的一部分还必须用作空气调节设施的输出空气。在如图2中所示的这种情形下，提供收集歧管24以收集一部分通过干通道的冷却空气，以便根据空气调节性能的需要而输出。

[0032] 图3提供了图2中所示换热器5沿方向X的视图。因此，干通道31通常是打开的，而湿通道32含有亲水性分散体33以及褶皱式或折叠式的加强件，以保持通道32的间隔。如前所述，在这种情形下，进入的空气沿着干通道31行进，且一部分通过出口释放，而其余的空气则沿着干通道33行进，以输送通道33内的蒸发湿气，用于在通过干通道的31的进气流上的露点和蒸发潜热的冷却效果。

[0033] 图4提供了图2中所示平面A-A的视图。可以看出，通道31、32仍在湿通道32中设有纤维素纤维形式的亲水性分散体，而干通道31不包括这种亲水性分散体但是具有伸缩式加强件（如图4所示），以保持导热层41的间隔，限定换热器5。亲水性分散体和加强结构还允许空气沿着通道31、32流动，以获得根据本发明方面运作的热交换性能。

[0034] 图5提供了沿平面B-B背向换热器5主体的示意性截面图。在所示这种情形下，湿通道32和干通道31在它们之间具有侧孔51。侧孔51朝着干通道流向的末端和朝着湿通道32中流向的开始处定位。在这种情形下，沿着干通道行进的空气的一部分被转至湿通道，而其余部分穿过干通道的出口进入收集歧管23（图2）以用在空气调节效果中。沿着湿通道行进的这部分空气会被带走，且因此去除了从湿通道和在湿通道内蒸发以沿着干通道行进的空气实现冷却效果的湿气。在这种情况下，实现了增强的冷却效率。

[0035] 应当清楚，朝着干通道出口端的湿通道必须被密封，所示干通道本身被构造成将沿着其长度通过的一定比例的空气提供给歧管24且还提供给干通道任一侧或者干通道的至少一侧的湿通道。在图6中所示的这种情形下，尽管通道32通常在通道32的各处朝着排出口62都具有密封61，每个干通道31沿着入口端64与出口端65之间的侧面具有密封63，以允许空气从入口端64流到出口端65，其中一定比例的空气被带到歧管用于空气调节目的，一定比例的空气被如上所述带到湿通道32，用来促进沿着干通道的随后气流的冷却。

[0036] 通常，根据本发明方面的导热层通过适当的导热胶或导热脂且如果必要的话通过密封剂紧固在一起。形成这些层的导热材料板通常具有1 mm的厚度，而用作加强件以及空气导向器的伸缩材料可约为0.25 mm。

[0037] 图7提供了根据本发明方面的换热器5内空气流的示意性视图。使用相同的附图标记便于结合前面视图进行理解。这样，干通道31具有沿其行进的进入空气71，而湿通道32通过通道31、32之间的侧孔或跨孔接收进入空气71的一部分72。被适当冷却的进入空气的剩余部分作为出口空气73行进进入收集歧管，以用在空气调节中。通常，湿通道32的末端被封闭件74封闭，但是具有形式为水的湿气75可借其进入湿通道32的机构。如上所述，湿通道32包括纤维素纤维形式的亲水性分散体，以用作对湿气的抑制，且因此迫使需要从进气流71获取更大的蒸发潜热用于冷却效果。在这种情形下，排出的空气76排出湿通道32，用以分散到建筑物外部，在该建筑物内具有包括根据本发明方面的换热器5的空气调节系统。

[0038] 应当清楚，出口空气73中的冷却水平依赖于运行需要。通过调节进入空气流71的速度，湿通道32内的湿气水平，气流72、73的比例以及流动通道31、32和导热材料层77的尺寸和厚度，将理解可限定适于在空气调节系统中运行的换热器。通常，在换热器5上的2 2
气流分布将设置成获得期望的冷却效率。例如，对于20 m 的房间和30瓦/m 的冷却负荷，可接受大约500立方米每小时的流率。排出流率基本上相同。在这种情形下，进入空气71与排出空气76之间的比通常为1：1。

[0039] 通常，进入空气流71使用风扇被强制通过，并类似地通过吸入或抽吸效应，排出空气76从湿通道32被抽吸，以促进流动通过换热器5。并且，在进入空气71位置和排出空气76位置处的这种强制气流的速率可通过改变风扇的速度来调节，该风扇提供在这些位置处驱动气流的措施。

[0040] 通常，为运行目的定义如所示根据本发明方面的流动通道。在这种情形下，限定干通道31和湿通道32的通道可具有6 mm的宽度，但是通常在2-10 mm的范围内，通道31、32的长度基本上也是相同，且依赖于需要在0.5 m到2米的范围内。应当理解，特别是就湿通道而言，从冷却进入空气71的运行效率方面来说，通道的长度应当使得被携带的湿气不会在那里发生冷凝，以确保提供充足的冷却出口空气73通过换热器5。

[0041] 通常，湿通道32和干通道31具有基本相同的尺寸。但是，在需要时，通道31、32可具有不同的形状，而不是沿着其长度具有相同的宽度，可根据需要成锥形。侧孔的大小确定了出口空气73与沿着湿通道32提供的空气78之间的相对比例，其可通过释放出口空气73的敞开出口与泄漏空气进入湿通道32的侧孔大小之间的相对尺寸来简单地设定。通常，所有的侧孔都为相同的尺寸，但是其通过根据本发明方面形成的换热器的宽度可变化。在这种情形下，外孔可具有比内孔更大的尺寸，且因此可返回更大的空气流速以携带湿通道内蒸发的湿气，反之亦然。

[0042] 为了促进热交换，通常在本发明方面中使用的导热层比较薄。在这种情形下，这些层可具有不足以自支撑的厚度，因此需要支撑在上述伸缩布置上。还应当理解，纤维素纤维形式的亲水性分散体或烧结结构本身可便于湿通道尺寸的保持。

[0043] 由于在用于空气调节的排出与返回湿通道之间配比空气流的过程通常为被动过程，也就是说，利用一孔作为通道之间的侧孔，所以应当理解，通过与换热器或空气调节系统的出口相连的风门，可调节沿着湿通道返回的空气流的比例。图1中所示该风门可与适当的致动器相连，该致动器继而根据流速和温度来调节敞开孔尺寸，从而调节换热器出口的潜在流速。减弱出口流速通常会导致更多的空气沿着根据本发明方面的湿通道返回。

[0044] 如上所述，根据本发明第一方面的换热器通常包含在空气调节系统和布置中，以获得在建筑结构（例如，办公室、房屋或公共场所）内的空气调节性能。通过制冷系统提供如所示的空气调节的传统方法在燃料成本方面通常较高昂，因此无法持久。另外，在难以获取可靠电源而环境温度和湿度条件允许的情形下，提供上述露点换热器是有益的。这种换热器可位于气流通道内，并且如上所述，依赖于蒸发过程的露点/潜热。应当清楚，与更湿的环境相比，露点空气调节系统在更干热的环境中更加适用。露点系统依赖于蒸发，因此，蒸发进更湿的环境比蒸发进更干的环境难。但是，露点空气调节系统可与适当的除湿器结合以使热交换和露点空气调节系统更加适于潮湿环境。

[0045] 传统的除湿执行如图8中所示，利用通常为轮子81形式的干燥器，其布置成转动通过由箭头82限定的除湿流动通道，其通过轮子81以提供干燥空气83。所示的空气流动通道通常获取较湿的空气82，并促使其通过风扇84和干燥器轮以产生干燥空气83。干燥器轮81通过电机85或其它传动机构旋转，使得该轮暴露于流动通道82至83的部分不同，并借助于轮子81通过传动机构85绕一轴线的旋转而逐渐地绕移动。在这种情形下，尽管轮81的一部分在气流82与干燥空气83之间提供了除湿过程，但是另一部分为在加热器86与用来驱动或抽吸反作用或再生气流87通过轮81的装置之间的再生通道。在这种情形下，通过加热器86从轮81去除湿气的再生通道87导致轮81在再次旋转时能够从气流82去除湿气，以产生干燥空气83。

[0046] 包括硅胶、活性氧化铝、分子筛或其混合物的几种多孔材料通常用作从空气去除湿气的干燥器。干燥器被整合成在操作期间保持旋转的轮。该轮的部分工作面暴露于进入的气流，用作除湿器；其暴露于热气流的部分则被认为是从干燥器抽出湿气，以实现干燥器的再生；其余则通过使冷空气经过该表面而经历冷却过程，以使能够重新使用干燥器来吸收湿气。图8中示出了干燥器系统的示意图。

[0047] 使用传统的再生方法，处理空气需要使用通过气体、电、油或废能/可再生能源驱动的加热器来加热，并使用风扇/管道系统被吸引通过所述轮。该过程包括在相应换热设备中发生的低效能量传递，以及由于干燥器的意外加热和其后续冷却导致的显著能量浪费。因此，该系统是笨重的、成本高和高耗能。传统的再生还由于低的空气热质量还减慢了响应，这会导致再生必需理很长的处理时间。

[0048] 如上所述，使用干燥器轮的传统再生是不方便的，且可能必需较大的轮子来给除湿及之后的再生提供足够的面积。

[0049] 微波是一种电磁能，其与目标物体中存在的极性分子和自由离子相互作用。这会引起分子摩擦，进而在暴露物体的内部产生热量，导致温度上升或湿气从物体的蒸发（如果是具有适当蒸发湿度的液体，例如水）。该过程称为立体式加热，通常用在烹调、烘干、医疗处理中，例如癌症患者的细胞破坏。

[0050] 依赖于使用微波的具体应用，微波的频率从915 MHz变化到2450 MHz。大多数微波炉以4.8”波长的2450 MHz频率操作于在空气中。但是，小型的家用微波炉可操作于13”波长的915 MHz。在该频率范围的微波的目标物体通常是包括大量极性分子的水、脂肪和糖。金属有反射微波的趋势，所以能够用作导管，称为波导管，或保持要在微波场中受辐射的材料的容器。一些非极性复合物（例如，塑料、玻璃、陶瓷和多孔干燥器）对于微波而言是透明的。这允许这些材料在微波辐射下时免于加热。对于饱和干燥器，微波能量变成有选择性，仅集中在干燥器中的水分上，因此节省了加热及后续冷却干燥器材料所需的能量。该独特特征使得微波系统在除湿需求方面比当前使用的传统系统更加有吸引力。

[0051] 在微波系统中，通过吸收极性分子与电磁波之间相互作用产生的热量使吸收的湿气被转变为蒸汽，然后通过强制气流将其引导离开干燥器床。因为微波与分子之间的直接接触，热量产生是即刻的，并均匀地分布在整个干燥器床上，导致更加迅速的热响应，并提高能量转换效率。估计微波系统在能量转换方面比传统系统有效50%。

[0052] 在上面的情形下，应当清楚，微波源的使用使得用于空气调节目的的除湿器的运行更加快速、有效，并降低了能量成本，所述微波源通过波导管而恰当地集中在干燥器轮一部分上。在这种情形下，有关除湿器的利用获得更多的方便，以为在根据本发明第一方面的换热器的使用中提供更大的湿度梯度。但是，根据本发明第二方面的除湿器还可与更多传统的换热器一起使用。实质上，水通过被微波激励的极性分子形成，而材料（即干燥器）通常为非极性的且因此可被微波穿透。在这种情形下，微波能量有选择地集中在水分子上，从而获得更加有效的再生。在这种情形下，尽管可能需要遮蔽措施来保护本身基本上由水分子构成的个体不受微波源的影响，但需要的能量仍更少。显然，需要将微波源从除湿器的除湿流动通道屏蔽开，否则会降低这种除湿的效果。因此，在气流通道与再生通道之间通常需要简单的屏蔽。

[0053] 在上面的情形下，除了传统加热器86由微波源替代以及利用某种形式的屏蔽或波导来集中微波能量和使微波能量不产生环境问题（例如降低对气流86-83的初始主除湿效果和可能对除湿器周围用户有有害影响）之外，根据本发明第二方面的除湿器具有与图8中所示除湿器相同的构造。

[0054] 应当清楚，上述微波除湿器/再生布置可形成为在建筑环境（例如，办公室）或封闭空间中通风口处的独立单元，或者可选地不管空气调节系统是否包括根据本发明第一方面的换热器都与该空气调节系统构造为整体单元。当制造为所述独立单元时，应当理解，该单元简单地用于降低空气调节系统环境内的湿度，且因此通过建筑物环境的封闭性质用作整个环境的简单除湿器。为了更加集中使用，含有上述微波再生的除湿器通常为与利用根据本发明方面的露点换热器的空气调节系统的集成单元。在这种情形下，微波除湿器布置直接作用在进入空气上，以降低其湿气含量，从而降低进入空气与换热器内空气之间的湿度差，以便液体被通过侧孔返回的一部分空气带到换热器的湿通道中。

[0055] 图9提供了包含根据本发明方面的用于空气调节的微波除湿器和露点换热器的整体空气调节系统的示意图。在这种情形下，风扇单元91含有各自的入口风扇93和出口风扇94，用于将气流抽吸和驱动到空气调节系统中。进入流93将空气吸入系统，在系统中提供露点换热器92和除湿器93来从进入空气抽取热量，以降低其温度和湿度。应当清楚，除湿器单元93可先加强换热器92两端的湿度差，然后就排出空气而论，如果运行条件需要则给该空气进一步除湿。在这种情形下，额外地，可设置过滤器单元95以去除包括灰尘在内的所有杂质，并确保排出空气流处在期望的温度和湿度。应当理解，干燥器可容易地去除过多的湿气，因此使得空气对于房间用户在接受上来说过于干燥。可理解，通过与环境空气混合，可获得更加适当的湿度。

[0056] 从根据本发明方面的利用微波的除湿器的功率消耗方面来说，应当清楚，在室温和标准大气压下，1 kw的微波能量可在一小时内蒸发大致1.135 kg的水。在这种情形下，2
对于27 m 的房间来说，湿气负荷为0.01 kg，该环境下微波除湿器的功率消耗为1瓦。该能量水平低于房间内传统灯泡，在成本和更长期持久方面来说是可接受的。

[0057] 显然，微波能量的使用带来特殊的设计问题。在这种情形下，通常使用金属蜂窝状通风孔来遮罩用于通风的开口，以防御不期望的电磁波。这种电磁辐射的屏蔽是用来防止对根据本发明方面的除湿器布置、空气调节系统或换热器的用户、拥有者和操作员的健康和安全的所有可能伤害。为安全保障目的，该系统应与在确定系统故障或误用时立即关闭电力并提供警报灯和/或声响信号的安全联锁装置、温度传感器和泄漏检测器一起使用。

[0058] 根据本发明方面的空气调节系统和除湿器可位于建筑物内。在这种情形下，除湿器可布置为具有入口，因此空气调节系统/换热器的入口通过窗口。图10和图11提供了用来位于窗口中的除湿器单元200的示意图。因此，除湿器布置包括磁控管形式的微波源201，该微波源201聚焦并指向干燥器轮202，干燥器轮202布置成通过驱动电机203和传动带204旋转。绕着轮202的四分之三提供电磁遮罩205，以便除了在由磁控管或微波源201的发热源产生的再生通道中之外，避免轮202的除湿效果的任何降低。该除湿器布置位于壳体206内，该壳体206具有由风扇207产生的输入气流。

[0059] 图11提供了沿图10中方向AA-AA的示意性截面图。在这种情形下，干燥器轮202被电机（未示出）旋转，从而产生两个流动通道。沿箭头210a、210b方向的气流通道穿过壳体206和干燥器轮202，以通过风扇207被喷射出作为干燥空气210b。再生流动通道通过再次穿过干燥器轮202的再生或反作用气流211a、211b产生，以从轮202去除湿气，而不是以除湿功能吸收湿气。为了除湿，轮202被作为微波源201的磁控管加热，在这种情形下，气流211b被弄湿用以外部喷射和从除湿器布置中排出。应当清楚，在除湿器布置200中恰当的位置，特别是在入口和出口处，设置电磁遮罩205，以确保微波不会对布置200的用户带来环境问题以及降低在布置200的其它部分中的除湿效果。注意，微波源201本身具有冷气源212，这可增加至反作用或再生气流211。

[0060] 通过根据本发明方面的换热器和/或除湿器的组合，可获得用于建筑物的更加合意的空气调节系统。在天气条件占主导地位的情形下，可利用露点作用来提供冷却气流，或者分开地或者作为空气调节系统的一部分，通过根据本发明方面的更加有效和更低成本的利用微波的除湿器布置的除湿来调节进入空气流。通常，露点换热器利用自来水，通常其消耗率为约1.1至2.4升每千瓦小时的冷却输出。这种使用在通常的运行条件下是可接受的，例如在工作时间期间（即，上午9点与下午5点之间）提供空气调节的情形下，在具有每平米2 2
30瓦冷却需求的100 m 建筑物内，具有2千瓦的冷却输入和每小时约570至1800 m 的空气流率下，根据本发明方面的露点换热器的日常消耗率约为60至70升。但是，消耗率等均依赖于湿度及其它运行需求。

[0061] 本发明的方面利用所述露点（蒸发）冷却，打破了湿球湿度约束的限制，允许供应空气冷却至低于湿球且高于室外空气露点的水平。为了实现这点，产生在冷却方面可获得高达85%的露点效率的露点换热器。通过这种关于露点冷却方面的优势，蒸发冷却可得以更广泛的应用。

[0062] 换热器包括堆叠以形成相同材料气流导板的多个多边形板。通常，形成加热层的导热板的一侧涂覆有防水材料，以避免渗水。进气的入口通常从换热器堆的下部通入干通道。在这种情形下，运行中，空气先流过干管道或干通道用以冷却，然后在干通道的出口部，一部分空气继续沿着相同的方向流动以提供空气调节效应，而另一部分气流转至相邻的表面被水打湿的湿通路或湿通道。湿通道允许通过表面上水的蒸发经由导热层吸收热量。湿通道内的空气沿相反方向流动，并最后从排出部分排向大气。由于干通道与湿通道之间的热传递，干通道内调节空气的产品空气将被冷却，湿通路或通道内的工作空气将被加湿和加热。图12和图13分别示出了根据本发明方面的露点换热器的这种操作。在这种情形下，进入或进气301沿着导热材料板304之间形成的干通道302行进。导热材料板304限定了湿通道以及干通道。在干通道的末端或远端，侧孔或洞303用于将一部分进入空气301转入湿通道305，而现已被冷却的其余进入空气用作用于根据本发明方面的空气调节的产品空气，如箭头306所示。在湿通路或湿通道内，提供水和湿气，该水或湿气通过板304的热交换被蒸发，以便蒸发潜热冷却进入气流301，从而产出的或输出的气流306用于空气调节。湿通道内现已加湿的空气沿箭头307的方向通过排气口排出。

[0063] 应当清楚，设置了大量导热材料层304，这是通过在干通道与湿通道之间产生高导热关系和强制空气流来获得充分冷却。还应当理解，湿通道含有纤维素纤维或其它材料，以用作提供用来蒸发的湿气和水的亲水性分散体。

[0064] 图12中所示曲线示出了根据本发明方面的空气处理过程。室外空气O先使用湿度控制器进行预处理，湿度控制器允许其湿气含量降低至与室内空气相同的水平，从而达到状态“0”。然后空气与状态“1”的室内空气混合，产生新的状态“1”，该状态为换热器的进气的状态。所述进气被转至干通道，这里它将热量传递至相邻的湿通道，并被从状态“1”冷却至状态“2”，未给空气增加湿气。一部分空气被输送至房间空间，用于冷却该空间。其余空气流入相邻的湿通道，在这里由于吸收通道表面上存在湿气，它首先变得饱和，然后由于干湿通道之间的热传递而继续吸收显热和湿气，有助于湿表面上的水的蒸发。所述空气最后排到大气，作为饱和的和热的气流，定义为状态“3”。

[0065] 为了舒适的空气调节，室内空气的湿度水平可在广阔的范围上变化，相关的湿度范围从30至70%。这允许为了空气除湿而最小可能地从新鲜空气去除湿气和最小的能量消耗。

[0066] 露点系统的冷却性能的数学分析。

[0067] 下列公式中使用的整数如下：cp——空气的比热，kJ/kg.℃；
d——空气的湿气含量，kg/kg干燥空气；
h——空气的热函，kJ/kg干燥空气；
M——每千瓦冷却输出的水消耗率，升/kWh；
Mdaily——所选建筑物的日常水消耗，升/天；
Q——露点系统的冷却能力，W；
Qp——供应空气的冷却输出，W；
Qp1——供应空气的内感负荷，W；
Qp2——供应空气的新鲜空气负荷，W；
t——空气温度，℃；
3
V——空气体积流速，m/h；
3
Vtarget——用于目标建筑物的空气体积流速，m/h；
3
ρ——空气密度，1.2kg/ m ；
ρw——水密度，1kg/升；
ηd——露点效率；
下标
O——室外空气；
0——除湿后的新鲜空气；
i——室内空气；
1——进入空气；
2——供应空气；
3——排出空气；
dp——露点。

[0068] 露点系统的冷却能力可计算如下：
（1）
状态1、2和3之间的关系可表示如下：
（2）
（3）
（4）
（5）
（6）
因此从空气湿度修正公式可实现获得h3、d3和t3的值。

[0069] 每千瓦冷却输出的水消耗为
（7）
为了保持房间空气分布平衡，新鲜空气流体积应当与排出空气流体积相同，即V0=V3，并且返回空气流体积应当与供应空气流体积相同，即V1=V2。在这种情形下，可使用下列公式计算系统的冷却能力：

（8）
如果房间温度为ti，那么用于去除内感热负荷的冷却能量可记为：

（9）
由于这一部分冷却能量用于去除内部负荷，所以定义为有效冷却输出。

[0070] 用于去除新鲜空气负荷的冷却能量记为：（10）
对于2 kW的有效冷却输出，所需体积流速可如下计算：
（11）
2 2
以具有30W/m 冷却负荷的100m 的办公室建筑空气为例，如果系统运行限于白天，即上午9点到下午5点，那么所需总冷却能量为100*30*8/1000=24kWh。白天办公室运行的水消耗为：
（12）
应当理解，根据本发明方面所使用的露点换热器可用在许多位于建筑结构的单独房间（例如，办公室建筑内的房屋或工作空间）内的独立空气调节中。可选地，换热器或几个换热器可与中央空气调节系统结合在一起用于整个建筑物。在这种情形下，建筑物内的空气调节可通过水蒸发被中央地控制，然后通过管道将调节的空气送至单独房间或空间。应当理解，在需要房间空气温度和湿度的精确控制的地方，在使用上述露点换热器之前，处理后的空气可能需要预除湿。在这种情形下，可使用硅胶垫形式的简单除湿器作为干燥器，然后可利用上述微波再生该干燥器。在这种情形下，通过获得的反复恒定的冷却能力，能够实现稳定的露点空气供应。

[0071] 为了提供根据本发明方面运行的露点换热器，应当理解，在通过干通道的处理后空气的冷却中的蒸发过程中，必须使用湿气，特别是水。由于其可用性和供给的容易，通常使用自来水。但是，自来水也用于其它功能，因此必须考虑有关这种使用可接受性，特别是在可使用雨水或未处理的河水的地方。

[0072] 理想地，自来水在温度方面应当低于换热器周围大气的露点。这种情形允许通过使用根据本发明方面的露点换热器的空气调节系统获得有效冷却。由于自来水通常从水源通过管道输送，且这些管道嵌在地面之下的高度，所以水温通常稳定在该深度的土壤温度。在这种情形下，水温至少与设置水管的地面上方大气的露点相同或比其稍低。这种情形允许以有效的方式实施露点热交换。另外，在水体积消耗方面，可基于多个假设（即，排气与空气比为0.5，露点效率为0.85）来进行计算。在这种情形下，水消耗率可约为2.1至2.4升每千瓦小时，如上所述，这导致范围在64至72升每天的消耗率。但是，这种估计非常依赖于湿度的水平，干燥炎热的气候区域通常比温暖湿润的区域消耗更多的水。

[0073] 如上所述，可基于公式1至9计算露点换热器的冷却能力。基于1立方米每小时的空气供应/排出率，计算获得空气调节系统的总能力以及与该系统相关的送风负荷，所述送风负荷为用于使进气或进入空气的温度从室外值达到可接受的室内水平的能量。在这中情形下，称为有效冷却能力的净冷却输出为从送风负荷减去总冷却能力的值。有效冷却能力依赖于天气条件，特别是干球状态、湿球状态和环境空气的露点，因此从一个地方到另一地方会发生变化。但是，例如，可发现有效冷却能力在2.9到9.5瓦每立方米每小时空气流速的范围内，这使得根据本发明方面的换热器平均有效冷却能力为2.97。应当理解，在这种情形下，在夏季的大多数期间，有效冷却能力可落入1至5瓦每立方米每小时空气流速的冷却带内，而由于夜间中的送风负荷低于白天，所以夜间冷却能力稍高于白天冷却能力。

[0074] 通过查阅不同的大气条件，可发现，由于使用空气调节系统产生的用于去除送风负荷的冷却能量的比例更大，所以越高的环境温度导致越低的有效冷却能力。由于干球与露点条件之间更小的温度差，所以更高的环境湿度也降低了空气调节系统的冷却能力。

[0075] 对于固定的2 kW的有效冷却输出，可使用上面的公式11计算所需体积流速。已发现，通常对于2 kW的冷却能力，必要的流速约为540至1900米每小时。

[0076] 为了获得舒适的室内空气调节，通常进入空气必须被调节至70%的可接受湿度水平或更低。在这种情形下，需要除湿器，该除湿器可独立地工作，或者通过含有根据本发明的换热器的空气调节系统来工作。

[0077] 应当理解，通过使用根据本发明各个方面的换热器和/或除湿器，可发现露点空气调节适于多种气候条件。在湿度高的地方，那么上述预除湿装置或其它装置是必要的，以便允许露点换热器正确地操作。越低的相对湿度导致干球与露点湿度之间越高的湿度差、以及空气调节系统中所用露点换热器越高的冷却能力。如果空气处在70%或更低的相对湿度，那么使用根据本发明方面的换热器的露点换热器可容易地用于建筑物或其它结构内的冷却。

[0078] 通常自来水可容易地获取，所以可用于支持根据本发明方面的露点空气调节系统中的冷却。自来水在环境空气露点附近或比其稍低，这确保增强了其在冷却中的有效性。应当清楚，当处在更低的温度时，该温度必定通过进入空气经由热交换而升高，因此恰当地提高了进入空气的冷却。

[0079] 通过根据本发明方面的露点换热器，应当清楚，实现了换热器的结构，其中，薄壁高导热材料层用于分别限定干通道和湿通道。干通道允许空气冷却，使得一部分空气可返回和转到湿通道，而一定量空气或所需比例可用于空气调节功能。导热层由薄板材料制成，例如铝，因此通常设置在且由褶皱以及亲水性分散体支撑，以便于用于干通道内冷却的蒸发过程。通过产生在宽度方面比较薄但是比较长的干通道和湿通道，可获得干通道内空气的适当冷却。另外，通过具有大量这种并排的干通道和湿通道，应当理解，被弄湿的热交换表面积大，使得通过强制空气流获得更大的热交换。

[0080] 一定比例的进气流通过其转至湿通道的侧孔通常具有使得获得冷却空气流与用来携带湿通道内蒸发水的空气流之间的必要比例的大小。可能地，所述孔的大小可在换热器的整个宽度内变化，但是这种变化依赖于运行需要。通常在出口处设置风门，作为对用于空气调节的处理后冷空气的阻止，从而通过背压改变了转至使用中的湿通道的气流的水平。

[0081] 利用硅胶的除湿器通常为干燥器轮的形式，由于干燥器材料（即，硅胶）的非极性特性，当经历微波作用时会扩大微波作用的效果。在这种情形下，与依赖于辐射热的现有布置相比，根据本发明第二方面的除湿器内产生更大的再生效果。

[0082] 根据本发明的第一方面，开发了用于露点冷却的多边形交换器。结果表明，新型的交换器可获得高达90%的增强露点效果，比传统的对流交换器高20%至30%。先进的露点冷却技术开创了在英国和中国建筑物的空气调节中广泛应用蒸发冷却的机会。为允许该技术的实际应用，已经进行了可靠性研究，以调查影响用于空气调节的露点冷却的性能的最突出的因素，包括英国和中国的天气条件和水源/可用水。这导致适于用在英国和中国气候条件下的露点空调的发展。

[0083] 本领域的技术人员会清楚对本发明方面的变形和修改。因此，例如，可布置换热器，使得换热器分区域，多个区域的换热器根据当前操作条件根据需要投入运行。另外，如上所述，在湿通道内具有通常为纤维素纤维形式的亲水性分散体，以增强露点换热器通过之间的导热层在干通道上的冷却效果方面的蒸发功能。在其中露点换热器分区的情形下，应当理解，这些区域可转换，以允许使用中亲水性分散体的恢复或重新变湿。通常，根据本发明方面的空气调节系统将包括盒式换热器，其可位于进出口之间的空气流动通道或管道内。在这种情形下，一但由于亲水性分散体能力的降低或其它原因，比如有关一定比例的干或湿通道被阻塞，该换热器盒在运行功能方面降低，则该换热器盒可被拆除和方便地更换。