Про вытяжные вентиляторы с Wi-Fi для ванных комнат и туалетов, как с помощью них можно автоматизировать вентиляцию и сделать ее удобной, примотав к вентилятору кучу датчиков: СО2, VOC, влажность и освещенность. Схема железа и фото внутренностей, честные советы как просто организовать вентиляцию дома.

Что умет вентилятор и зачем он это делает

В первой статье на хабре и в блоге я подробно рассказывал, как организована вентиляция в наших домах. Если коротко, то свежий уличный воздух попадает в квартиру через окна, приточные клапаны или бризеры, а далее вытесняя загрязнённый, удаляется в шахты в санузле и на кухне.

Чтобы качественно вентилировать помещение нужны автоматические устройства притока и вытяжки, а также точные датчики для определения необходимости вентиляции квартиры. На фото ниже датчик SHT20 и фото датчик для освещенности.

Первым продуктом, который мы начали реализовывать, стал вытяжной вентилятор, так как если он имеет «нос», то может помогать своевременно вентилировать туалет и ванную, а также вытягивать воздух из жилых комнат, как это задумано проектировщиками систем вентиляции.

Поэтому мы решили сделать вентилятор умным с помощью датчиков:

1. Качество воздуха: мы использовали датчик CCS811. Он измеряет уровень летучих органических веществ и эквивалентный уровень СО2, в целом устройство хорошо реагирует на загрязнение воздуха, хотя и не так точен, как NDIR датчики СО2.

2. Датчик влажности: влажность — это главный критерий для ванных комнат ведь рост влаги пагубно влияет на здоровье дома, так как может приводить к образованию плесени. Мы используем цифровой датчик SHT20.

3. Датчик света: большинство ванн и туалетов не имеет окон, и посещение этого помещения завязано на включение света. На практике было выяснено, что не все параметры жизнедеятельности человека можно обнаружить датчиками газов, поэтому поставили датчик света для обнаружения использования помещения человеком.

В первой версии вентилятор был с радионтерфейсом Блютуз, но как оказалось большинство читателей первой статьи и первые пользователи имеют свои предложения:

1. Нужен WI-FI для удаленного управления.

2. Апи или дополнительная возможность интеграции в умные дома (для продвинутых).

3. Управление голосом

4. Нужно приложение как на Андройд, так и на Айфон

5. Что-то точно упустили? пишите свои желания в группе, нам это очень важно

Соответственно мы решили исправить и улучшить продукт.

Что мы сделали:

1. Перешли с микроконтроллера Нордик NRF52 версии Ble на ESP32 с интерфейсом блютуз и WI-Fi.

2. Добавили возможность управления голосом через Алису.

3. Сделали прошивку для mqtt, что бы можно было интегрироваться в другие системы.

4. В первый раз приложение было только для Андройда, теперь сделали разработку на модной платформе Флаттер с возможностью компиляции на андройд и IOS.

5. Добавили клемму принудительного включения от выключателя, это когда в одной квартире живет «гик» и «мамонт» (надеюсь шутка смешная и не обидная).

Как работает устройство от родного приложения:

1. Вы устанавливаете вентилятор, подключаетесь от смартфона, и ОН готов к работе.

2. Настроить работу вентилятора можно по цифровым датчикам, и он включится в работу, когда уставки станут ниже измеренных параметров воздуха, влажности или освещенности.

О штатных режимах работы у нас написано в блоге.

Для ценителей протокола mqtt мы сделали реализацию прошивки для управления вентилятором из Home Assistant. Вы можете подключить вентилятор к своей системе и управлять его включением/выключением, скоростью и считывать датчики качества воздуха, температуры/влажности, освещенности.

Как организовано управление АС двигателем 220 В

Самым правильным для управления скоростью будет использование современного ЕС двигателя, это когда он питается скажем сразу от 220В и ты ему подаешь управляющий сигнал 0-10 В. Но такие решения довольно дорогие, особенно для бытового применения. Пока не все к этому готовы.

Следующим решением будет использование DC двигателя и управления его скоростью PWM сигналом. Такие решения распространены для вентиляторных кулеров ПК, это хорошее решение, но требует отдельного блока питания, а также требуется определенная производительность, которая не всегда подходит для вентиляции помещений.

Поэтому в проекте было решено сделать регулировку скорости работы обычного 220 В двигателя, это не так красиво, как EC двигатель, зато стоит дешевле, а выигрыш на электроэнергии у варианта с ЕС двигателем не окупится никогда, так как вентилятор не постоянно работает.

Регулировку сделали с помощью симмисторного регулирования, на схеме выше она представлена. Особенностью является, то, что необходимо включать вентилятор с разной задержкой от точки нуля синусойды, повторно проходя точку 0, симистор сам выключается. Для определения прохождения напряжения точки ноль необходимо применение цепи детектора нуля, которая выполнена с помощью оптронов (привет нашему схемотехнику Петру). И еще, симисторный регулятор при работе выдает небольшой шум – треск, это результат реза синусойды напряжения, она не сильно слышна послушайте сами: пример работы вентилятора.

Следующим шагом для управления вентилятора мы видим возможность управления вентилятором от станции контроля качества воздуха, а сам вентилятор при этом будет в облегченной версии без датчика ccs-811.

Данная станция построена на базе микроконтроллера ЕСП32 и датчиков: NTC – для температуры, SHT20 – влажность, CCS-811  качество воздуха VOC или eCO2, и за анализ СО2 спектральный датчик MHZ-19.

Такой состав датчиков позволяет отслеживать качество воздуха в помещении и управлять вытяжкой из родного приложения с помощью сценариев.

А в целом концепция задумана вот такая (короткий мульт ролик)

Советы для тех, кто хочет улучшить климат в своей квартире

1. Первым делом нужно обеспечить приток воздуха. Как было сказано ранее, у Вас несколько способов:

• Открыть окно

• Установить приточный клапан для окон или стен

• Установить бризер, желательно российский, он более качественный

• Установить вентиляционную установку с воздуховодами – это дороже, сложнее, но самый топчик.

Пример приточного клапана в элитном доме в Москве, главное чтобы клапан перекрывался полностью, когда будет мороз и ветер, и ставился с фрезеровкой профиля, а не подрезом резинки, иначе будет свистеть как самолет.

2. Для мониторинга качества воздуха сейчас очень много устройств с датчиком СО2, главное чтобы в устройстве был хороший датчик СО2, измеряющий по технологии спектроскопического измерения.

На фото ниже мы разобрали такой датчик, чтобы Вы могли посмортеть на то как он устроен, свет от лампы через светофильтр идет на детектор инфракрасного света, который и регистрирует СО2.

На Али много китайских поделок, по нашему опыту дешевле 5-7 тыс брать нельзя, так как там не будет хорошего датчика СО2.

Удобно, если такой измеритель умеет отправлять данные в телефон, а также имеет возможность без мудреных формул и цифр понять необходимость вентиляции.

3. Необходимо организовать переток воздуха из жилых комнат в санузел, ванную или кухню, туда, где имеется вытяжная шахта. Это делается с помощью подпила дверного полотна (снизу) или установки переточной вентиляционной решетки (они сейчас и разнообразны по дизайну и доступны в продаже). Вот пример решетки за 300 рублей.

4. Должна быть организована вытяжка воздуха из санузлов, кухонь и ванных комнат. Главное чтобы была шахта и чтобы она была чистая.

В этом пункте можно дать два очень важных совета:

1. Если вытяжка очень сильная, скажем у Вас современный дом и на кровле стоит один большой вытяжной вентилятор, в этом случае Вам нужен автоматический дроссель клапан на вытяжку, прямо в вентиляционную трубу (их еще называют клапаны CAV вот пример хорошего).

2. Если у Вас плохая вытяжка, то нужно ставить у себя вытяжной вентилятор. Здесь главное не стоит перебарщивать и не стоит ставить очень мощный, а то соседи узнают что вы готовите. Обычно достаточно поставить осевой вентилятор Д100 и Д125 мм, у них невысокая производительность, которая с учетом сопротивления вент каналов будет удалять 30-60 м3/ч воздуха, что вцелом не превышает нормативов и никому не помешает. Управлять вентилятором можно от клавишей света, умных реле или других способов управления.