本发明涉及用于控制温室内空气状态的装置和方法，特别是用于控制室温内例如暖房空气的温度和湿度。 农产品如蔬菜及花广泛地生长在全世界的暖房内。在白昼，生长的农产品把水蒸气带入暖房内，同时从空气中吸收二氧化碳。通常，暖房每日需要的热量取决于地理位置及这一年的季节，在有些地方需要晚上加热，而在另外一些地方则需要整天或局部时间加热。在所有加热的暖房中，一些热在暖房内产生大量的水蒸气。所产生的蒸气加上暖房内生长果实的蒸散产生的蒸气，由于这结果，致使暖房的湿度接近饱和。对于大多数植物这是一个不利的因素;许多年来解决的办法是：敞开暖房使暖房内的空气与通常冷却干燥的外界空气进行交换。这样一种解决办法是毫无作用的;由于这个原因，现又转而注意在暖房内使用直接接触空气-盐水-蒸气的热交换器，以达到干燥空气的目地。盐水是吸水的，因为在一定的温度下，在空气与盐水交界面处的气压低于同温度空气中的气压。
在美国专利号4.355、683中公布可用于暖房的一种技术，其中温室内的空气通过干燥塔，在塔内空气与一个盐水喷射器相接触，使空气中的水蒸气冷凝在盐水滴上，因此干燥空气和产生稀释的盐水，稀释的盐水在循环返回到塔内之前必须再浓缩。在这个专利中，在控制过程中，在热交换器内稀释盐水增加的冷凝作用的潜热被排放到大气中。
更有效的利用冷凝作用的潜热，是1983年4月11号提出的美国申请系列号483、741及1983年5月23号提出的系列号479、009中共同提到的，它们揭示了临时贮存盐水中的潜热，而且在晚上当室温内的空气比盐水冷时，温室内的空气与盐水相接触。这样，盐水中贮存的热便传给温室内的空气，从而降低了盐水中实存的热。
在所有这些技术中，为了连续的工作要求盐水再浓缩。在683号专利中，这是由加热稀释的盐水和使它与其它塔内周围空气相接触来完成的。在这种情况中，由于热盐水的空气与盐水交界面处的气压超过周围空气的气压，因此盐水中的水份蒸发产生浓缩盐水，使它回到有关温室的塔内，再生过程吸入的热是从盐水中蒸发出水份的潜热，不用说，这种热是无法回收的。在现已知的所有技术中，用浓缩盐水来调节温室内空气;而本发明的一个目的便是提供一种调节温室内空气的一种新的改进方法的装置，就是使用一个空气-盐水-蒸气热交换器;其中，再次浓缩盐水所用的热传给温室内而不是浪费掉。
根据本发明用于调节温室内空气的这台装置，它包括一个盐水池、一台直接接触的空气-盐水-蒸气热交换器、一台盐水蒸发器、和一个在水池和热交换器之间及水池与蒸发器之间交换盐水的盐水循环系统。本发明的装置也包括一台与蒸发器有效地相联的冷凝器、第一空气循环系统和第二空气循环系统。组成的第一循环系统在热交换器与温室之间交换空气，干燥热交换器内的空气。组成的第二个空气循环系统，在蒸发器与冷凝器之间交换空气，蒸发蒸发器内的水份。由于盐水蒸发器产生的水蒸气在冷凝器内冷凝，构成的冷凝器传递由于冷凝作用释放的热，这热是与蒸发器蒸发盐水中的水份的蒸发潜热相同的，而且传给温室内的空气。
在本发明的一个实施例中，包含在蒸发器产生水蒸气中的蒸发潜热传到池中的盐水中去，加热盐水。当热盐水流入热交换器时，它又加热温室内的空气。在另一实施例中，蒸发潜热是直接传到温室内的空气中去而不是周围的大气中去。
蒸发器最好是一台第二次接触的空气-盐水-蒸气热交换器;为了建立空气与盐水交界面的水平处的气压大于和盐水相接接触的空气气压，需要一个加热器与该蒸发器有效地相联。这种情况保证在蒸发器内用盐水将进入空气中的水蒸发。输入到蒸发器的热是从稀释盐水中吸收水的汽化热;这种热又回到温室，或者利用提供给热交换器加热的盐水方式，或直接加热温室中的空气，这样便提供了高效率的工作。
在本发明的一个实施例中，空气-盐水-蒸气的热交换器包括一个普通的园柱形多孔部件，和一个装在部件上的集水管，其作用是为了接收来自水池的盐水以及计量它的流量，这便使得在部件上的盐水薄膜向下流动，同时滴入装在靠近热交换器附近的罐中。第一个空气循环系统通过该部件来吸收温室内的空气，这样吸入的空气在该部件上与盐水薄膜相接触，从而使空气干燥。
在这个实施例中，蒸发器包括一个普通园柱形的多孔部件而且是包括在热交换器内并同心的，一个集水管与蒸发器部件相连，并且装在蒸发器的上面，用于接收来自加热水池的中心区域的盐水。集水管计量加热盐水的流量，致使在蒸发器部件上薄膜向下流动，而且滴入水池的中心区域。冷凝器包括一个传导热的无孔套筒，而且处在热交换器和蒸发器部件之间，并且是同心的。一个集水管与套筒相连同时装在套筒上面，用于接收来自水池中较冷的盐水，而且只存放在套筒的外面。套筒的下部伸入盐水池内，而终止到套筒上表面。在与套筒相联的集水管的盖板把蒸发器/冷凝器内的空气与温室内的空气相隔离。结果，第二空气循环系统有效地使空气在由蒸发器的多孔部件所确定的管状区域及由蒸发器的多孔部件所确定的环状区域及冷凝器的无孔套筒之间进行循环。经过这部件的空气吸收该部件上的热盐水薄膜的蒸气，因此空气被加热。在多孔部件上的盐水被冷却浓缩，并且滴入水池的中心区域。是滴下较重的盐水沉入池底，有利于再循环到热交换器中。
进入冷凝器环形区域的热湿空气包含两部份的热：来自蒸发器内盐水蒸发的潜热，和来自多孔部件上流动的热盐水所吸收的实存热。在热湿空气中的蒸气在冷的套筒内表面上冷凝，这样，蒸发潜热以及空气中的某些实存热回到套筒。通过套筒传导热，加温套筒外表面上的冷盐水，然后盐水又滴入到升温的水池中。当这样加热的盐水回到热交换器时，它用于加热及干燥温室内的空气。因此，本实施例提供了一种特殊有效的方法，用于连续干燥加热温室内的空气以及用于再生在干燥过程中所用的盐水。
在本发明的另一实施例中，蒸发器和冷凝器包括一个封闭的传送管，其内含的空气与温室内的空气分隔，这样，其管上有一个导热壁与温室内的空气接触。在本实施例中，第二个空气循环系统使封闭式管内的空气循环，在其接触空气-盐水-蒸气的热交换器之前，其中空气是被加热的。盐水的水份蒸发使空气潮湿。热湿空气接触导热壁，因此，把热传给温室内的空气，与此同时产生冷凝液，可以收集它，也可以从系统中排出，这样浓缩的盐水又回到水池中。
本发明的实施例如附图所示，其中：
图1是本发明第一个实施例的方框图，说明把聚集在盐水中的热送回到温室内的方式，以调节温室内的空气。
图2是以图1为基础的本发明最佳实施例的方框图。其中，需要聚集在盐水中的汽化热被送到盐水中，以便传送到温室内。
图3是本发明的第二实施例，需要聚集到盐水中的汽化热直接送回到含有空气的温室内。
参看附图1，参照数字10表示本发明的调节温室内空气的一套示意系统。系统10包括一个盐水池11和直接接触的空气-盐水-蒸气的热交换器12。通常的方法是用一个泵（没有表示）在蓄水池11和热交换器12之间进行盐水的交换。热交换器可以产生盐水雾珠，或者也可产生渗透表面流动的盐水薄膜。在任一种情况下，第一个空气循环系统在温室13和热交换器12之间交换空气。温室13可以是一个暖房，例如暖房具有湿度，同时为了蒸发潮气，而要从暖房的空气中吸收热量。另外，温室内植物蒸散产生附加的蒸气。由于这原因，进入热交换器12的空气湿度大于离开热交换器的空气湿度。
在热交换器12中，盐水的温度高于和盐水相接触处的空气温度。在这些情况下，在热交换器12中，空气-盐水交界面处的气压是小于空气气压的。因此，空气中的蒸气在盐水中冷凝，这样便使空气干燥，而干燥的空气回到空气调节温室内，同时稀释的盐水回到水池中。就与热交换器有关的第一个空气循环回路A而言，较冷、较潮湿的空气进入热交换器中，而产生较热、较干燥的空气;而就与热交换器有关的第一个盐水循环回路B而言，较热的浓缩盐水进入热交换器，而产生较冷更稀释的盐水。
为了再生盐水（如使池中的盐水更浓缩用来吸收热交换器中的蒸发水）应利用蒸发器16。该蒸发器是一个直接接触的空气-盐水-蒸气热交换器，就从提供盐水喷射器或者盐水薄膜与来自温室13中的空气相接触而言，它是很象热交换器12。为了蒸发进入蒸发器16中的稀释盐水的水份，对这个系统加热，或者在应用到蒸发器之前加热稀释盐水，或者是在空气进入蒸发器之前或者在蒸发器内加热空气。在任何一种情况下，这种方案保证蒸发器内空气与盐水交界面处的蒸气压力将超过蒸发器内空气的压力;同时盐水中的水份蒸发产生更加浓缩的盐水，而来自蒸发器中的空气将把蒸发的水份带到冷凝器17中。
如图1中所示，第二个盐水环路C包括一个加热器，在盐水进入蒸发器之前，加热来自水池的盐水。就与蒸发器有关的环路C而言，较热的更加稀释的盐水进入蒸发器，而较冷的更加浓缩的盐水存在于水池之中。
与第一个空气循环系统分开的第二个空气循环系统，在蒸发器和冷凝之间交换空气;第三个盐水环路D在蒸发器与冷凝之间交换盐水，冷凝器是一个封闭的间接接触的热交换器，在热交换器中，空气和盐水是通过热导体进行热交换的。来自水槽的冷盐水进入冷凝器中空气的水蒸气，同时在其返回水槽之前，由于吸收冷凝液的冷凝作用产生的热量以及空气中某些实存的热量。这样，冷凝器中的空气在返回蒸发器之前是冷的和干燥的。就与冷凝器有关的第二个空气循环回路而言，较热湿的空气进入冷凝器，而且产生较冷的干燥空气。就与冷凝器有关的第三个盐水环路而言，较冷的稀释盐水进入冷凝器，而产生较热的相同浓缩的盐水。然而，在回路D中盐水实存热量的部份增加是由于在冷凝中冷凝水蒸气产生的潜热传给盐水而引起的。这部份热量等于在蒸发器中除盐水外的水份的汽化潜热，而且它被送回到水池中。这样，与热交换器22连接的回路B中的盐水包含所有在热交换器中稀释后需要重新组成盐水的热量。换句话说，冷凝器17将热传递给空气调节温室而不是排到周围大气中，而本发明以前则是把它排到周围的大气中去。因此，如图1所描述的本发明是具有高效能的。
图1中本发明的一个特例用附图2加以说明。如图2中所示的系统10A包括一个直接安装在水池11A上的直接接触的空气-盐水-蒸气热交换器12A，蓄在水池中的盐水用泵20与热交换器进行交换。热交换器12A包括一个由环形集水管22支撑的普通园柱形多孔的部件21，环形集水管本身适当地安装在温室13A中。部件21可以设计成网状形式，例如，由纤维材料组成。它几乎不具有结构强度，但为了维持如下所述的空气流动表面的形状，可以提供一种加强的骨架（没有表示）。
实际上，集水管22是管状的而且沿其下周围的底部有许多孔，用来提供浓缩盐水的滴落型的液体通路，浓缩的盐水是由泵20供给集水管的。集水管22的孔是用来控制流到部件21的盐水流量的，这样，盐水薄膜向下流到部件21，而且滴入水池11A中。驱动风扇的电机恰当地支撑在与集水管22相连的喷管托架24中，用作第一个空气循环系统，而且经过部件21建立起温室13内的空气循环。结果，来自温室内的空气经过部件21，致使吸入的空气在部件21内与盐水薄膜相接触，因此得到干燥。
如图2中所示，温室13A内生长的植物和土壤以及温室内的其它原料使温室内的空气产生潮气，这样便要求由热交换器12A进行干燥处理。这种干燥处理是由蒸发器16A进行的，它包括普通园柱形多孔部件26，其构造很象热交换器12A中的部件21。另外蒸发器16A包括管状环形的集水管27，其大小约相同于部件26确定的园柱体的尺寸。集水管27是管状的，而且是相同于与热交换器相连的管状集水管22，同样有许多的孔来控制部件26中的盐水。
由泵28将盐水供给集水管27，泵连到水池11A内的隔离区域29，特别是区域29，它是由园形套筒30所确定的，园形套筒30是与热交换器12A和蒸发器16A同心的，并且恰当地支撑在靠近水池表面的水池中。这个套筒的顶部高出水池的表面;而且顶部及底部二者皆是敞开的。在这隔离区域内的盐水是由加热螺旋管31加热的，该加热螺旋管通过管33与锅炉32。燃烧室34内燃料的燃烧，加热锅炉内的水35;而加热的水流过加热螺旋管31，加热套筒30确定的隔离区内的盐水。
用泵28将隔离区的热盐水输送到集水管27，盐水通过集水管上的许多小孔，这样来控制部件26的盐水流量，使得盐水薄膜在部件26上向下流动，然后滴入隔离区域29内。
最后，图2中所示的系统包括具有传热套筒38形式的冷凝器17A，它同心并分别处在热交换器和蒸发器之间的环形区域内。这传热套筒的底部浸入池中的盐水。用泵20将池内盐水供给安装在套筒38上的集水管39，且只送盐水给套筒的外表面。这样的盐水沿套筒的外表面排入水池。固定到集水管39上的盖板37封闭套筒38的顶部，同时使空气室E与空气室F隔开，空气室F由热交换器12A的内部构成。固定在盖板37上的风扇36建立了第二个空气循环系统用来交换蒸发器16A和冷凝器17A之间的空气。这样，风扇36将来自蒸发器的多孔部件26内部的孔气穿过该部件，把空气送入由多孔的部件及冷凝器的套筒38所确定的环形区域内。在多孔的部件26上，向下流动的盐水比流过部件的空气要热些;其结果是盐水中的水份被空气所蒸发，而空气的温度也由于从盐水中吸收了实存的温度而提高了。来自蒸发器相对湿热的空气与套筒38的相对冷的壁相接触，便在套筒的内表面引起汽化的冷凝作用。这样，在蒸发和浓缩盐水的过程中，由空气所吸收的大量热通过套筒38被传输到在套筒38外部上向下流的盐水中。套筒中流量所传导的热注入水池，在那里，通过盐水返回到热交换器12A，热量终于又回到温室内。
在套筒38内表面上的冷凝液向下流，同时收集在槽40内以便于经输送管42传送到冷凝液容器41内。在套筒38外表面上向下流动的盐水回到如图2所示的水池11A中。从部件26向下滴入隔离区29的浓缩盐水比在其中的更浓，因此，下沉到隔离区29的水池底部，从而变得更适于用泵20将其输送到热交换器12A。
为了给温室13A加热以及为了加强温室内植物生长要求用过量的二氧化碳供应温室内，由燃烧室34产生的烟气通过烟道43输送，同时用管子44排入温室内。
在工作过程中，生长植物25以及植物赖以生长的土壤在温室内产生空气的潮气。温室13A内空气中的潮气经过热交换器12A的部件21与浓缩盐水直接接触，这样便干燥了空气。从空气中蒸馏出水所产生的热传递给回到水池中的稀释的盐水。为了干燥和加热温室内的空气，输送管把温室与热交换器之间进行交换的空气隔开，使它在蒸发器与冷凝器之间交换。空气吸收输入到蒸发器的热盐水的水份，并产生浓缩盐水;同时空气中的蒸气在冷凝器冷凝，将循环盐水的热传给与冷凝器外面直接接触的空气，浓缩盐水而加给空气的汽化热又被盐水回收，并且送回到温室内。
图3所示的系统10B是本发明的另一实施例;但在本例中，加热与蒸发器有关的空气而不是加热象系统10A中的盐水。如图3中所示，系统10B包括热交换器12B，而它又包括一个盐水喷射器50，由于风扇51运行的原因，使温室13B内的循环空气与盐水喷射器50直接接触。图3中所示的水雾只是用于直接接触热交换器的说明而已。当然除水雾以外的其它技术也可采用。例如，在图2中所示的技术可用于从温室13B中的空气中吸收潮气。
如果条件保证，由锅炉53产生的热水流过有散热片的管52，加热来自直接接触热交换器中的空气。这种方式是灵活多样的，它取决于温室的地理位置和其它因素。结果，热交换器12B用来干燥温室13B内的空气。
用泵（没表示）从水池11B得到喷射器50的盐水。接收水雾50的盆内所含的稀释盐水回到水池11B的顶部，而水雾50浓缩盐水从水池的下部吸取。
为了再生盐水，应使用蒸发器16B。这个蒸发器可以是直接接触盐水水雾的蒸发器，或者是如图2中所示的这种薄膜蒸发器。风扇54使空气在与温室13B隔离的封闭式输送管55内循环。这就是说，由于风扇54的运转使得在输送管55内流动的空气是隔离开的，而不与温室13B内的空气相混合，温室13B内空气的流动是由风扇51的运转造成的。
蒸发器16B的上升气流是由许多散热片的热交换器管子56造成的，在空气接触蒸发器16B的盐水喷射器60之前，由锅炉53提供热水用于加热输送管55中的空气。这样安排的结果，从水池11B输送给盐水喷射器60的盐水在输送管55内较热空气中失去了水份，同时浓缩成的盐水回到池中。
输送管55装有导热壁57，它与温室13B内的空气相接触。特别是导热壁57可以是塑料薄膜的形式，它可以保持输送管55内流动的空气与温室13B内的空气隔绝开，但是，允许输送管55内空气中的热传送给温室13B内的空气。这种热的传递发生在薄膜上，在薄膜上产生冷凝作用。这样，冷凝产生的潜热传给温室13B内的空气，同时冷凝液向下滴入容器58内，在那里可以放掉它。
如在图2中所示的实施例的情况一样，由于锅炉53产生的烟气可用管道送入温室13B内部，提供附加及过量的二氧化碳，用于温室内植物的生长。比较理想的结果并不因有输送管55及传热壁57而能节约能量。本发明所得到的能量改善，实际上是把加到输送管55内空气的全部热用来蒸发盐水中的水份使盐水回到温室内，而不是象已知现有技术中那样把它排入周围的大气中。
可以相信，本发明的装置和方法保证其优点和改进后结果，这一点可以从本发明的优选实施例中的上述说明中可以知道的。如与下述的权利要求所说明的一样，则各种各样的改动及改进并不背离本发明的范围和精神实质。