Pomysł na rekuperator został wymuszony potrzebą wentylowania domu, który nie ma wentylacji grawitacyjnej. Jedynym wyjściem jest wentylacja wymuszona, ale taka wentylacja powoduje znaczne straty ciepła w domu. Jedynym rozwiązaniem jest rekuperacja.

Dostępne rekuperatory są drogie i niekoniecznie tak sprawne jak piszą 😉 dlatego zdecydowałem o samodzielnej próbie zbudowania takiej konstrukcji. Na wymiennik ciepła wykorzystam blachy alu 0,3mm które zdobyłem z odpadu w drukarni.

Zasada działania jest prosta – ogrzać powietrze zewnętrzne powietrzem z domu które ma zazwyczaj około 21st C, czyli odzyskać ciepło z powietrza wydalanego z domu. Kanały są odseparowane cienka blachą – powietrze nie miesza się fizycznie ze sobą. Tak wygląda wymiennik krzyżowy.

Jako że są dwa niezależne kanały, potrzebne będą dwa wentylatory.

Całość będzie napędzać mikrokontroler 89c2051, sterownik będzie na bieżąco kontrolował 4 temperatury (wejściowa z zewnątrz i wewnątrz i wyjściowa zewnątrz i wewnątrz) i na podstawie wyniku podejmował odpowiednie kroki. Początkowo wszystko miało być wepchane w jedną kość, ale szybko program zapchał całą pamięć, miałem już pociąć funkcjonalność i uprościć procedury np. rezygnując z płynnej pracy wiatraków, ale wpadłem na szalony pomysł. Procesor miał przeliczać prędkość wiatraków i podawać impuls sterujący pracą wiatraków. Generowanie impulsów zajmowałoby większość pracy procesora, myślałem by może użyć zewnętrzny generator ale trzeba by było rozbudować układ i kupić trochę dodatkowych podzespołów. Wpadłem na to, że jest prostszy sposób. Skoro koszt układów do generatora przewyższy koszt układu 89c2051 to lepiej będzie użyć drugi procek i dać mu do roboty tylko jedno – generowanie impulsów wiatrakowych w 100% czasu – nic innego nie będzie robił – genialnie proste i odciąży wybitnie główny procesor!

Dodatkowa optymalizacja programu – trochę uproszczeń obsługi i udało się nawet wygospodarować miejsce na rozbudowany algorytm doboru prędkości wiatraków. Upakowałem 2020b – więcej się nie da 😉

Procesor do analizy korzysta z:

*4 termometrów (rysunek ładnie obrazuje że mamy 4 różne strefy temperaturowe)

*czujka noc (w sumie to chyba tylko latem będzie wykorzystana) – gdy procek wykryje upalny dzień to po schłodzeniu w nocy będzie intensywnie przewietrzał dom z zapasem niższej temp. na następny dzień.

*informacja o włączonym centralnym ogrzewaniu – lepiej nie wychładzać dogrzewanego domu 😉

*dodatkowo w zimę załączana będzie grzałka kanałowa ~500W moc będzie zależna od prędkości wiatraka.

*myślę jeszcze o automatycznym bypasie

*wszystkie informacje wyświetlane na wyświetlaczu LCD 2 x 20

*dwa przyciski sterujące góra, dół

*menu konfiguracyjne oraz manualne sterowanie wiatrakami

płyta główna (schemat techniczny – bez wartości, bo są one przy uP 89c2051 oczywiste)

Parę zmian w schemacie. Uproszczony moduł obsługi fotorezystora. Problem dotyczył stanów nieustalonych układów cyfrowych. Skorzystanie z najprostszego rozwiązania czyli fotorezystor pracujący w dzielniku daje płynną zmianę prawie od 5V do prawie zera. Jak wiadomo układy cyfrowe posiadają stany nieustalone pomiędzy zakresem logicznego zera i jedynki (np. od 1 do 2V) które powodowałyby wariowanie układu. W zależności od temperatury i wielu innych czynników raz mogła być jedynka, raz zero. Stworzyłby się efekt migotania. Na szczęście przypomniałem sobie, że są układy który niwelują to zjawisko, nigdy z nich nie korzystałem więc nie było to takie oczywiste 😉 Są to układy z bramkami schmitta. Na rynku dostępne są tylko 2 z serii 74: 7414 i 74132. Na szczęście znalazłem u siebie ten pierwszy – są to negatory. Układy te przeciągają stany logiczne do stanów ustalonych.Jeżeli napięcie na wejściu wzrasta, to zero przeciągnięte jest do np. 1,4V potem przeskakuje na logiczną 1. W drugą stronę zmniejszając napięcie stan 1 przeciągnięty jest do np. 1V, potem wskakuje zero. Ta różnica 0,4V nazywana jest histerezą układu. Rożne modele mają różną histerezę. Dla mnie nie ma to znaczenia, układ uprościł się do granic możliwości.W testach wyszło że optymalnym rezystorem w dzielniku (przy moim fotoR i z moim układem 74LS14) jest 100k.

układ dodatkowy – generator i sterownik pracy wentylatorów i grzałki:

tutaj dałem:

r10– 360R,

r11– 330R

r9 – 270R

r12 – 10k

r1 – 8,2k

pozostałe po 1k

T – dowolny npn u mnie 2n222

przekaźnik HF32F – do sterownia grzałką – 3A, 230V (690W) u mnie grzałka kanałowa będzie 500W.

przy p3.2 (INT0) jest jeden rezystor -drugi to mostek – 0R

Na port 1, podawana jest zakodowana prędkość wiatraków (4bity – 16kroków) – na pin p3.2 (INT0) sygnał gotowości procka głównego do przesłania danych na generator – wyzwala się przerwanie ładujące dane i program wraca do generowania sygnału. Procedura ładowania to us (mikrosekundy) nie zauważalna dla ciągłości pracy wentylatorów.

Generator pracuje bez przerwy taktując optotriak moc3041 z wbudowanym układem przełączania w zerze, który z kolei steruje triakiem. Całość działa na zasadzie wycinania części sinusoid sieci.

Podzieliłem cały cykl na 16 części. Kolejne stopnie zabierają następne przebiegi. Ideę pracy pokazuje rysunek poniżej:

Starałem się dobrać cykle tak by nie zwariowały wiatraki ale ostateczne dopasowanie będzie z konkretnymi wiatrakami.Sieć pracuje z freq. 50hz – czyli okresem

0,02 sek.

Uznałem że graniczne taktowanie to 3Hz,

czyli 0,33 sek., czyli że zmieszczę tu 16 sinusoid 50 Hz -owych i stąd prędkość podzielona na 16 stopni.

Czyli w najdłuższym cyklu 16 sinusoid przechodzi, czyli wszystkie – max pracy.

W pierwszym 15 przejdzie – 1 znika itd.

W końcowym wszystkie znikną – czyli wiatrak stanie, aczkolwiek czy będzie nadal pracował w cyklu 1 sin jest 15 nie ma – wyjdzie w testach 😉

Film z pracy układu – generatora. Na początku program (po uruchomieniu) wykonuje test – schodzi płynnie z obrotami od max do zera, potem ustawia się na 30% i czeka na dane z płyty głównej.

Parę fotek z postępów:

• 

• 

Programowanie procesora. Wykorzystam układ smd więc programowanie było na druty – układu wlutowanego w płytkę. Trochę więcej pracy ale skutecznie. No i fajnie wygląda mała kosteczka 😉

Płyta główna

Algorytm dodatkowo liczy sprawność rekuperacji i dobiera sobie samoczynnie prędkość (z pewnymi wyjątkami) wiatraków na najbardziej optymalnym poziomie – na max. sprawność.

Składanie wymiennika ciepła

blacha alu 0,3mm – odstęp 3mm – docelowo ~2,8 (po ściśnięciu), dystans – pianka pod panele przeciwgrzybowa. Może to nie fabryka ale jest OK.

Na zdjęciu połowa wymiennika.