ПВУ_DIY

[yur43]

Проект здійснюється на базі ПВУ Вентс ВУТ270ЕС. Заводська система управління відкинута зразу, через обмеженість налаштувань.

Роблю свою систему управління на ESP32. Більшість сценаріїв будуть виконуватись локально в ESPHome, керування і складні сценарії через HomeAssistant.

Нова система має два ЦАП для управління ЕС вентиляторами, можна підключити до десятка датчиків температури Dallas на 1-Wire, підключений мультиплексор I2C на вісім входів. Маються датчики тиску/вологості/температури BME280, датчики CO2 SCD40. 

З власних ідей:

1. Датчики тиску на всі сторони теплообмінника рекуператора. Це дасть можливість контролювати швидкість потоку повітря, адже опір потоку повітря теплообмінника - стала величина (за виключенням моменту обмерзання). Обмерзання це також дасть змогу оцінити.

2. Система попередження обмерзанню теплообмінника шляхом часткового відкривання байпасу притоку.

3. Система вирівнювання тиску в приміщенні. Оцінивши різницю тиску на вулиці і в приміщенні, можна автоматично вносити корективи в баланс продуктивності вентиляторів. Ця стратегія дасть можливість максимально зменшити посторонні перетоки повітря, цим підніме ККД рекуперації. Для того щоб вона працювала якісно, потрібна максимальна герметичність приміщення і періодичне калібрування датчиків тиску.

 

Ну і класичні сценарії: PID регулювання по CO2 і вологості, контроль обертання вентиляторів з аварійним вимкненням і сигналізацією. 

 

Накидайте ще ідей. Буду радий зауваженням і пропозиціям.

Змінено 11 січня користувачем yur43

[TaurosRMK]

1 годину тому, yur43 сказав:

BME280

Я щось не дуже зрозумів як ці датчики будуть працювати і як на основі показників вимірювати розхід повітря... Наприклад по моєму теплообміннику при 290 кубах буде 100 Па перепаду тиску (по калькулятору теплообмінника). Відповідно якщо я запускаю вентилятори на максимумі і по показах датчиків маю перепад тиску 100 Па, значить фактичний розхід повітря буде близько 290 кубів? Тоді якщо мені потрібно мати розхід 145 кубів (половина від 290), то потрібно зменшувати оберти до того моменту, поки перепад тиску на теплобміннику не буде рівним 50 Па, правильно? Але по тому ж калькулятору теплообмінника при 145 кубах перепад тиску 39 Па 🧐

Не зрозуміло як то рахувати.

[yur43]

3 хвилини тому, TaurosRMK сказав:

Я щось не дуже зрозумів як ці датчики будуть працювати і як на основі показників вимірювати розхід повітря... Наприклад по моєму теплообміннику при 290 кубах буде 100 Па перепаду тиску (по калькулятору теплообмінника). Відповідно якщо я запускаю вентилятори на максимумі і по показах датчиків маю перепад тиску 100 Па, значить фактичний розхід повітря буде близько 290 кубів? Тоді якщо мені потрібно мати розхід 145 кубів (половина від 290), то потрібно зменшувати оберти до того моменту, поки перепад тиску на теплобміннику не буде рівним 50 Па, правильно? Але по тому ж калькулятору теплообмінника при 145 кубах перепад тиску 39 Па 🧐

Не зрозуміло як то рахувати.

Все вірно, нелінійну залежність вносимо в розрахунки і маємо розхід повітря. 

[volomoto]

2 хвилини тому, TaurosRMK сказав:

Я щось не дуже зрозумів як ці датчики будуть працювати і як на основі показників вимірювати розхід повітря..

Не будуть вони міряти, це утопія. Без каліброваних сенсорів швидкості повітря це все гадання, а не контроль, бо на тиск впливає багато всього і фільтрування показів сенсора тиску стає складною і непотрібною для вирішення задачею.

4 хвилини тому, TaurosRMK сказав:

Тоді якщо мені потрібно мати розхід 145 кубів (половина від 290), то потрібно зменшувати оберти до того моменту, поки перепад тиску на теплобміннику не буде рівним 50 Па, правильно?

Ні, 25 Па, бо спад тиску залежить квадратично від потоку повітря. При зменшенні потоку в два рази тиск падає в 4, а споживана вентиляторами потужність — у 8 разів.

[TaurosRMK]

5 хвилин тому, volomoto сказав:

Ні, 25 Па, бо спад тиску залежить квадратично від потоку повітря. При зменшенні потоку в два рази тиск падає в 4, а споживана вентиляторами потужність — у 8 разів.

Калькулятор показує 39 Па 🤨

При 400 кубах - 162 Па, при 200 кубах - 59 Па, в 2.7 раза.

Змінено 11 січня користувачем TaurosRMK

[yur43]

Як вимірювальний прилад, ця схема сертифікацію не пройде. Але ж і сенсори швидкості повітря не коштують 80 грн з доставкою. І інформація від них теж приблизна, бо повітря, проходячи через теплообмінник, змінює температуру отже і густину (об'єм). Тобто куби до теплообмінника не рівні кубам після. Як тоді будем рахувати? 

Ще такий варіант - датчики тиску на патрубках ПВУ.

Середній показник на вуличних патрубках = тиск вулиці.

Аналогічно для приміщення маємо тиск приміщення.

Різниця між патрубками приміщення - розхід вентиляції.

Змінено 11 січня користувачем yur43

[volomoto]

16 хвилин тому, TaurosRMK сказав:

Калькулятор показує 39 Па 🤨

При 400 кубах - 162 Па, при 200 кубах - 59 Па, в 2.7 раза.

Все правильно, бо калькулятор враховує динамічний тиск, а я сказав тільки про статичну втрату за рахунок тертя, але не врахував динамічну втрату тиску за рахунок турбулентності потоку, яка в мусить бути сильно виражена в ТО, щоб був теплообмін.

[Dmode]

11.01.2024 в 11:07, yur43 сказав:

1. Датчики тиску на всі сторони теплообмінника рекуператора. Це дасть можливість контролювати швидкість потоку повітря, адже опір потоку повітря теплообмінника - стала величина

Опір потоку не стала величина бо опір фільтрів змінюється у кілька разів в процесі експлуатації та існує конденсат та обмерзання. В системі можуть бути відсікаючі заслонки, та конфігурація анемостатів може змінюватись. Звичайні датчики тиску що створені дла вимірів тисяч гектопаскалів, для вимірів де треба ловити паскалі будуть генерувати просто шум. Більше ясності в такому напрямку могли би внести диференційні сенсори перепаду тиску з діапазоном роботи 0-100Па.

11.01.2024 в 11:07, yur43 сказав:

Накидайте ще ідей. Буду радий зауваженням і пропозиціям.

Для ефективного контролю на мою думку достатньо:

• 4 сенсори температури навколо теплообмінника, саме навколо, а не на виходах з пву, щоб знизити інерційність яку будуть вносити матеріали корпусу.
• 1 сенсор температури на вулиці.
• 2 сенсори диференційного тиску щоб відслідковувати перепад тиску на фільтрах.
• Сенсор вологості перед теплообмінником у витяжному каналі.
• Фсормувати математичну модель ефективності теплообмінника з врахуванням вологості витяжного повітря, бо від нього дуже залежить температура на виході.
• Слідкувати за співвідношенням температур на виході та на вході, підрулювати одним з вентиляторів для досягнення максимально наближених показників.

[volomoto]

18 хвилин тому, Dmode сказав:

Слідкувати за співвідношенням температур на виході та на вході, підрулювати одним з вентиляторів для досягнення максимально наближених показників.

Але ж це співвідношення змінюється залжено від наявносні інтенсивності конденсації. Можна щось крутити тільки по температурі, але зовсім не факт, що воно зробить щось краще.

[Dmode]

Тільки що, volomoto сказав:

Але ж це співвідношення змінюється залжено від наявносні інтенсивності конденсації. Можна щось крутити тільки по температурі, але зовсім не факт, що воно зробить щось краще.

Так я і кажу що треба зробити математичну модель в врахуванням вологості, вона і має враховувати конденсацію.

[volomoto]

Тільки що, Dmode сказав:

Так я і кажу що треба зробити математичну модель в врахуванням вологості, вона і має враховувати конденсацію.

Окей, я просто не зрозумів що два останні пункти пов'язані. Правда отримати таку модель в неконтрольованих умовах і без відповідних навичок доволі важко, тому я схиляюсь до mass flow сенсорів, які хоч і дорожче, але це заміри, а не розрахнуки.

[Dmode]

23 хвилини тому, volomoto сказав:

Можна щось крутити тільки по температурі, але зовсім не факт, що воно зробить щось краще.

З досвіду використання такої моделі (поки тільки регресійна модель для -3С 30% побудована по точках отриманих з калькулятора) можу зробити впевнений висновок що такий підхід працює. Система підрулює утримуючи максимальний кпд, незалежно від того, що десь може закритись заслонка або збільшитись опір фільтру чи витяжної частини через конденсат. Ось порівняння даних калькулятора і фактичних показників станом на зараз. І це для критично низької швидкості в теплообміннику.

Змінено 12 січня користувачем Dmode

[volomoto]

 

3 години тому, Dmode сказав:

З досвіду використання такої моделі (поки тільки регресійна модель для -3С 30% побудована по точках отриманих з калькулятора) можу зробити впевнений висновок що такий підхід працює.

Воно безумовно працює, але побудова моделі і її відлагодження коштували певних зусиль. В мене просто професійна деформація: якщо щось можна поміряти, то це треба міряти, а рахувати тільки те, що або неможливо заміряти, або задорого.

[yur43]

Така схема виходить.Комбіновані датчики на патрубках приміщення і на вулиці. Різниця тисків, якщо буде показова, дасть такі обчислення.

Р3-Р2=якась оцінка продуктивності вентиляції. Регульованих анемостатів у мене немає.

(Р2+Р3) /2= середній тиск в приміщенні (відносно тиску на вулиці - оцінка балансу притоку-витяжки).

Датчик температури в SCD40 міряє погоду на місяці, а СО2 для точності потребує даних тиску. Через це в парі з BME280 вони будуть більш гармонійно працювати.

По DS18B20 на вихлопі буду пробувати регулювати приточним байпасом фазу незамерзання.

Змінено 12 січня користувачем yur43

[standov]

В 11.01.2024 в 12:52, TaurosRMK сказал:

BME280

а як чисто конструктивно це буде виконано? як датчики будуть *приєднані* до каналів? чого питаю, бо в мене DSкі розташовані в каналі в гільзах кородують без міри, що буде з BME там важко уявити

[TaurosRMK]

50 хвилин тому, standov сказав:

а як чисто конструктивно це буде виконано? як датчики будуть *приєднані* до каналів? чого питаю, бо в мене DSкі розташовані в каналі в гільзах кородують без міри, що буде з BME там важко уявити

А це не до мене )) Але підозрюю що прямо в самій ПВУ до стінок корпусу приклеєні.

[yur43]

59 хвилин тому, standov сказав:

а як чисто конструктивно це буде виконано? 

ще й не думав про це. Доробляємо з людиною ПЗ.

Змінено 14 січня користувачем yur43

[standov]

1 час назад, TaurosRMK сказал:

А це не до мене )) Але підозрюю що прямо в самій ПВУ до стінок корпусу приклеєні.

Шось не то відповідось ага. Ну мені здаєть що приклеєним до стінок воно помре дуже швидко. Я би може думав про якісь трубки зовнішні і камери, але можливо це треба якось корегувати софтом буде 

[yur43]

Помалу працюю, встановив датчики. Для кріплення згодились коробочки від фотоплівки, їх можна вирізати під розмір. 

[yur43]

Товщина корпусу ПВУ в тонких місцях 25мм, але все досить міцно. Вітряки чисті, шум відсутній.

Витягнув заводський датчик розморожування, він не вологостійкий, через це глючив постійно.

[yur43]

Запустив систему, тестую.

Хто знає, яке співвідношення частоти імпульсів на виході вентилятора до частоти обертів ?

[yur43]

Залишились дрібниці. 

Що зроблено: ESP працює зі всіма датчиками, які були. Ще є маса входів і можна довішати. PID і розморожування працюють локально, без участі зовні. Вбудований PID може бути двозонним, в обох зонах свої коефіцієнти. Вбудував програмне обмеження ЦАПів, нижня межа - низька продуктивність (сумарно вітряки споживають 5Вт), верхнє обмеження - денний і нічний режими. Датчиків СО2 в систему можна додати скільки завгодно, їх покази можуть мати різну "вагу", я ввів крім вбудованого ще і "пінгвіна". Причому система приймає тільки поточні покази і при відключенні зовнішніх датчиків просто перемикається на той що є. Вбудований алгоритм автоналаштування PID запропонував варіант з основною диференціальною складовою, результат більше схожий на старт-стоп, але з дуже раннім виявленням зростання СО2, до цілі ще далеко, а продувка вже починається, цікаво.

Є контроль обертів вентиляторів, є баланс виходів ЦАП, пару процентів дизбалансу було, хоч напруга регулювання обертів була ідентична. Вбудовану кричалку налаштував на зупинку вентиляторів, кричить голосно, мелодії можна підбирати.

Що не зроблено: не можу відключити PID повністю, він навіть вимкнений періоично встановлює вихід. Але це вирішується.

Змінено 20 січня користувачем yur43

[Asot]

2 минуты назад, yur43 сказал:

Що зроблено:

Якщо не секрет ск такий" комп'ютер"  коштуе))

[yur43]

3 хвилини тому, Asot сказав:

Якщо не секрет ск такий" комп'ютер"  коштуе))

ESP32 - контролер з вайфай і блютуз, все на ньому, близько 50грн чіп сам. Я брав плату на Алі з 4 реле, ЦАПи, АЦП, входи і т.д., за 13 доларів.

По СО2 ще скажу. Мої датчики відпливли на 400-500 ppm, це я зрозумів тільки зараз. Два дні без вентиляції, температура піднялась в будинку на цілий градус. Вночі некомфортно, шум вулиці, холодний потік. По суті я жив при 1000 ppm приблизно, все дуже подобалось. Без вентиляції СО2 виріс до 1700-2100 ppm, хоча ми нічого не відчували і вікна були сухі, навіть кіт спав краще.

Змінено 20 січня користувачем yur43

[Asot]

Дійсно копійки  ,але ж треба вміти то все до купи скласти і синхронізувати - це напевно найдорожче) якщо ваш комп зрівняти з а21 то воно вміе все те саме?