Мой опыт бюджетной вентиляции в квартире

Вступление

Статью начал писать еще год назад, в первую жесткую волну ковида, когда в Москве действовал полный набор ограничений.

В течение года мы, как правило, справлялись открытыми окнами, но весна - особый период, когда мы всей семьей сбегали в места, где уже отцвела береза, являющаяся основным для нас аллергеном. Прошлый год стал исключением. Далее я расскажу про мой опыт выбора и установки бризера, "разработку" контроллера на базе ESP8266 для управления и выводы, которые я сделал за год эксплуатации.

Постановка задачи

Итак, задача - обеспечить поступление свежего воздуха в среднестатистическую московскую двушку с тремя жильцами. К очистке воздуха требования относительно лояльные, достаточно фильтровать частицы больше 10 микрон (размер березовой пыльцы 20-30 микрон). Квартира имеет "распашную" h-образную планировку, окна выходят на обе стороны дома. Домовая вытяжка работает сносно. В весенний период через открытые окна тяга неплохая.

Ограничения существенные: свободное место на стенах и бюджет. Оконные простенки в двух соседних комнатах либо заняты трубами отопления, либо шкафами. Спальня, выходящая на противоположную сторону дома, имеет балкон и не самую удачную конфигурацию стен и оконного проема.
Под подоконники вешать "гробики" желания не было совсем.

Готовые варианты

Что сейчас есть на рынке?

Тион, AirNanny, Xiaomi и подобные внутренние блоки - никак не проходят ни по габаритам, ни по бюджету, так как необходимый минимум - две установки в противоположные комнаты.

Ventmachine v-stat c наружной настенной установкой - дорого, трудности с монтажом и обслуживанием, хотя, можно подключить две комнаты к одному устройству.
Балконная вентиляционная установка - дорого, занимает много места, требуется разводка воздуховодов по квартире, тоже не подходит.

Однако, нашелся еще один вариант - Vakio. Компромиссное решение с небольшим внутренним модулем и разными вариантами размещения вентилятора и нагревателя (рекупиратора): в канале или снаружи стены. Изначально была надежда на достаточную тягу домовой вентиляции, поэтому после разговора с менеджерами Vakio, решили взять пару минимальных установочных наборов Vakio Kiv, включающих в себя только внутренний модуль. По сути, это только блок с фильтром, который вешается внутри комнаты и соединяется с улицей через дыру в стене диаметром 13 сантиметров.

Proof-of-conecpt

Итого: в квартире появились два "пустых" Vakio Kiv в двух соседних комнатах (детская и кухня). Окно в комнате с балконом, выходящим на другую сторону дома, было завешено спанбондом (условная фильтрация), и ожидалось, что будет работать в основном на выдох.
Так мы неплохо жили пару месяцев с закрытыми окнами, пока на улице не потеплело, и домовая вытяжка не перестала тянуть. Тут же начали чесаться руки, чтобы решить проблему с притоком собственными силами, не покупать же готовые наружные модули.

В качестве proof-of-concept, в кухонный канал был запихан 80-миллиметровый компьютерный кулер, запитанный напрямую от первого попавшегося блока питания.

За ночь кухня отлично проветривалась, но за день к вечеру становилось заметно душно и некомфортно. Кухня - центральное место квартиры, вся семья обычно тут тусит. Шума от кулера в комнате заметно не было совсем, присутствовал только лёгкий шелест воздуха, не доставляющий неудобства.
В детской ситуация была лучше, в течение дня хватало вытяжки в пассивном режиме, а ночью, ближе к утру, становилось душновато.
Итого: кулера 80мм маловато, по диаметру должен влезть 120, а еще нужен контроллер.

Контроллер

За основу контроллера был взят ESP8266 в версии 12F. За пару вечеров был освоен KiCad и разведена платка под имеющиеся на руках компоненты.

Основным камнем преткновения стало подключение кулера. Вариант в лоб, с подключением через полевой транзистор, не сработал. Частоты ШИМ в 8266 катастрофически не хватает (1кГц с натягом), и кулер либо сильно пищит, либо не стартует вообще. Попытки сделать НЧ-фильтр на входе не увенчался успехом - симптомы были аналогичные.

Выходом стал 4-проводной кулер со встроенным ШИМ-регулятором. Он стабильно управляется ШИМ в 1кГц, и кулер без проблем работает на всем диапазоне скоростей. Был еще вариант замены контроллера на ESP32, где доступен более высокочастотный ШИМ, но нет.

Кулеры будут работать практически на улице, поэтому были заказаны проверенные временем Noctua: один 92 и один 120 в исполнении industrial. Пока ехали кулеры, кое-как (¯_(ツ)/¯) была заЛУТана платка, запаяны компоненты, проведены тесты. Заодно был добавлен температурный датчик (LM35). Пригодится.

Прошивка была выбрана, буквально, первая найденная - ESPHome. У меня уже есть небольшое кол-во устройств, интегрированных в HomeAssistant по ZigBee через zigbee2mqtt, и я рассматривал проекты с лёгкий интеграцией в HomeAssistant.

Ранее я с ESP* не имел дела, пачка платок каким-то чудом были заказаны когда-то давным давно и надолго забыты в коробке. После преодоления трудностей с первой прошивкой (долго не мог подобрать способ ввода контроллера в режим прошивки), все заработало "как по маслу". После первичной прошивки контроллер обновляется по воздуху (OTA), работа с YML-конфигом простая до невозможности. В HomeAssistant устройства регистрируются автоматически, ничего дополнительно делать не надо.

Итого: в HomeAssistant появились две группы устройств для двух комнат: индикатор online самого контроллера, переключатель скорости работы вентилятора и вывод показаний температуры с датчика.

Автоматизация

Как показал год эксплуатации, автоматизация фактически не нужна. Работает 24/7 и есть не просит.
Сейчас я использую только изменение скорости работы вентиляторов по расписанию - особенно востребовано это оказалось в детской, где шум воздуха на максимальной скорости был отчетливо слышен.
Самый удачный режим для детской - максимальная скорость днем, средняя в ночные часы.

Осенью, когда на улице уже стало холодно, а отопление еще не включили, пришлось выключить оба вентилятора, чтобы не переохладить квартиру. При включенном отоплении этой проблемы не возникает (топят хорошо).
Датчик температуры был установлен рядом с "выхлопом". Бесполезная оказалась затея - никакой полезной нагрузки эта информация не несет. Определять охлаждение комнаты можно только совместно с комнатным датчиком, и эта затея явно не стоит потраченных усилий.

Итог

Покупка и установка двух Vakio Kiv обошлась в 20т.р. Поставленную задачу они решили на 100%. В стандартной поставке идет фильтр F6, сейчас появились угольные фильтры F7. На кулеры, в общей сложности, было потрачено около 5т.р. В качестве бонуса, удалось скрасить период самоизоляции, прокачать несколько навыков и подготовить почву для дальнейшей работы с ESP. На два контроллера было потрачено 4 платы: одна умерла от неосторожных 12В на корпус, у второй погорели несколько выходов в похожих условиях и она теперь сильно греется. Останется для тестов.

Спасибо, если дочитали. Надеюсь, что эта информация кому-нибудь будет полезна.