🐲 🙋🏿 🍟 Hacking tragbare Klimaanlagen 🏵️ 🙋🏽 🧑🏾‍🤝‍🧑🏽

Im April 2020 kaufte ich ein Paar EdgeStar AP14001HS-Außenklimaanlagen, weil ich dachte, ich würde den größten Teil meines Sommers drinnen verbringen. Zu Hause kann ich keine Fensterklimaanlagen installieren, obwohl dies in Bezug auf die Effizienz eine naheliegende Wahl wäre, da alle Heizteile draußen bleiben.

Luftspalte

Ich wollte eine Zweikanal-Klimaanlage kaufen, weil Einkanal-Modelle thermodynamisch nicht optimal sind. Das Einblasen von heißer Luft aus dem Fenster erzeugt einen Unterdruck im Raum, wodurch Luft von außen durch verschiedene Risse zurückgesaugt wird. Theoretisch beseitigen Doppelkanalmodelle dieses Problem, indem sie den Kondensator mit Außenluft kühlen, die dann wieder entlüftet wird.

Bei der Überprüfung der Einlass- und Auslasskanäle des AP14001HS stellte sich jedoch heraus, dass das Luftvolumen, das durch den Einlasskanal strömt, viel geringer ist, dh die Luft muss aus dem Raum in die Kondensatorkammer eintreten und sich auch zwischen den Räumen bewegen und die Straße, während der Ventilator ausgeschaltet ist. Es gibt zwei Hauptorte, an denen dies geschieht:

1. An der Kreuzung des unteren Teils des Gehäuses mit der Vorderseite:

Ich habe es mit Klebeband abgedeckt:

2. Hinter dem Luftfilter:

Um dieses Loch abzudecken, habe ich ein Rechteck von 436 mm x 98 mm aus 1,5 mm ABS-Blatt geschnitten . Eine Haferflockenschachtel aus Pappe würde als Prototyp dienen. Insgesamt sollte das Material ziemlich dünn sein, aber robust genug, um zu bleiben Wenn

der Kompressor läuft, wird der Kunststoff von der Rückseite und ansonsten von der Vorderseite angezogen, sodass Sie ihn mit einem Stück Klebeband oder Klebeband an Ort und Stelle halten können.

12-Zoll-Kreuzschlitzschraubendreher für M3.5-M5 ) wird es möglich sein, die internen Kanal- / Drahtlücken abzukleben, aber ich weiß nicht, wie wichtig sie sind.

Wird es nicht brennen?

Diese Modifikationen sollen die Temperatur des Kondensatorraums erhöhen, was die Lebensdauer einiger Komponenten verkürzen kann, aber ich habe keine Ahnung, welche und wie viel. Zumindest habe ich ein paar Beweise dafür, dass dies keine so schlechte Idee ist:

1. Ich habe den technischen Support von EdgeStar gefragt, ob die untere Lücke geschlossen werden soll:

[]

EdgeStar AP14001HS , , . , . . , . , - ? , , .

[ EdgeStar]

, ,

EdgeStar.

.

, . , .

[]

. , , , , .

AP14001HS :

(ASHRAE) 14000 BTU (4,1 *)

(SACC) 8600 BTU (2,5 *) ( 38% )

, « » SACC:

https://support.edgestar.com/hc/en-us/articles/115005480926-What-is-SACC-Seasonally-Adjusted-Cooling-Capacity

( ) ?

[ EdgeStar]

, ,

.

. , SACC . . .

, , , . SACC, .

2. Ein Benutzer auf dem Anbauer Forum berichtete , dass der Whynter ARC-143MX Lage ist , ausreichend abgedichtet zu werden , mit einer hohen CO2 - Atmosphäre aufrecht zu erhalten. Aus dem Text geht nicht hervor, wie lange es funktioniert hat, aber das Thema wurde vor 4 Jahren eröffnet, und sein Autor hat nichts über Geräteausfälle geschrieben.

Daher kann nicht gesagt werden, dass keine Gefahr einer Beschädigung des Geräts besteht, aber zumindest hat dies bereits jemand versucht.

Nachdem ich diese Lücken isoliert hatte, spürte ich, dass mehr Luft durch den Einlasskanal eintritt, und wenn er kurzzeitig blockiert wird, beginnt weniger Luft aus dem Auslass zu strömen.

Schritt zur Seite, ich werde Wissenschaft machen

Um diese Modifikationen zu testen, habe ich die Klimaanlage in einen ziemlich isolierten 1,5 m² großen Schrank eingebaut. Anfangs war die Temperatur ungefähr 22 ° C (72 ° F), wobei die Klimaanlage auf 16 ° C (Minimum) eingestellt wurde. Ich schaltete sie ein und wartete ungefähr 3 Minuten, bis sich der Lüfter ausschaltete.

Das Experiment wurde dreimal in der Werkskonfiguration (rote Linien), dreimal mit geschlossenen Lücken (blaue Linien) und schließlich zweimal im „Einzelkanalmodus“ (schwarze Linien) wiederholt, in dem das Absaugen direkt aus dem Schrankraum durchgeführt wurde. Ich habe die Temperatur aufgezeichnet, wobei das Telefon auf das Thermometer zeigte, auf dem das Foto von der Open Camera-Anwendung gestartet wurde, und alle 10 Sekunden wiederholt:

Ich denke nicht, dass ein solcher Stromkreis zuverlässig genug ist, um den absoluten Wirkungsgrad zu berechnen, aber es ist klar, dass die Konfiguration mit geschlossenem Spalt besser für die Kühlung ist und der Einzelkanalmodus schrecklich ist.

Gezeter

Ich finde es beschämend, dass die Hersteller von Standklimageräten so unachtsam gegenüber der Effizienz sind, die mit Hilfe einfacher Haushaltswaren verbessert werden kann. Es erinnert mich an die Computer-Stromversorgungsbranche vor der Einführung des 80 Plus, als alles scheiße war und niemand wusste, was er kaufen sollte. Warum konzentrieren sich alle Innovationen auf Einkanal-Klimaanlagen?

Orte wie die San Francisco Bay Area sind voll von Apartments und Zimmern, die mit steigenden Temperaturen allmählich unbrauchbar werden. Es wäre also großartig, wenn die Leute nur ein anständiges Produkt kaufen könnten.

Wahrscheinlich kennt er sich aus http://www.climax-air.com/weil dieses Unternehmen (zumindest im Jahr 2020) die einzige Standklimaanlage mit Doppelkanal und Kompressor mit variabler Drehzahl produziert. Aber ich habe das nur auf der Website herausgefunden, weil ihre Produkte sehr selten sind. Vielleicht werde ich sie wieder beachten, wenn EdgeStar abstürzt.

Bilder der Installation im Schrank

(Der zweite AP14001HS, der im Spiegel zu sehen ist, wurde zum Einstellen der Raumtemperatur verwendet.)

Zimmerinformationen

Jedes Gerät verbraucht etwa 10,5 A, daher ist es wichtig zu bestimmen, welche Leistungsschalter an welche Steckdosen angeschlossen sind, um das Gerät nicht mit anderen Geräten mit hohem Stromverbrauch wie einem Mikrowellenherd oder einem Wasserkocher an einen Stromkreis anzuschließen. Idealerweise sollten sie sich auch an entgegengesetzten Enden von der Hauptmaschine befinden. Bisher hatte ich keine Probleme, das Gerät zusammen mit einem Kühlschrank oder Computer an einen 15-A-Stromkreis anzuschließen.

An einem Tag, an dem die maximale Temperatur 35 ° C erreicht, können zwei ständig eingeschaltete Klimaanlagen eine Fläche von 850 Quadratmetern aufrechterhalten. Fuß (78 Quadratmeter) ungefähr 75 ° F (24 ° C). Basierend auf meinem Infrarot-Thermometer ist die Decke viel wärmer als die Wände, daher könnte es sich lohnen, die Isolierung des Dachbodens zu verbessern.

Ich habe vor, sie im Winter zum Heizen einzuschalten, während sie weniger Energie verbrauchen als resistive Fußleistenheizungen, aber die Zeit wird zeigen, wie sehr dies zutrifft.

Der Fehler bei diesem Schema ist, dass meine Fenster blockiert / abgeklebt sind, so dass ich sie abends nicht öffnen kann, wenn die Außenluft kühler ist. Es wäre schön, für diesen Fall einen automatischen Beatmungsmodus zu haben. Die mit kühler Luft gekühlte Klimaanlage bläst jedoch noch kühlere Luft aus, sodass sie in diesem Zustand nicht lange arbeiten muss.

Einfachere Hacks

Dieses Gerät bläst die Raumluft hauptsächlich nach oben. Ich öffnete das Gehäuse, entfernte den eingebauten Reflektor und ersetzte ihn durch einen Frost King HD9. Es entsteht ein annähernd horizontaler Luftstrom, und das Gerät wirkt aufgrund des Fehlens dieser zusätzlichen Platten etwas leiser.

(Hinweis auf dem Foto: Ich habe die LEDs abgeklebt, um sie zu dimmen, und ein Stück Schaum blieb von einem abgebrochenen Schallschutzversuch mit semipermanentem Kleber übrig.)

Diese Kanäle können mit einer 6 "Baumwollschlauchhülse isoliert werden. Nach 5 Minuten Laufen mit zwei Schichten Baumwolle bekam ich 50 ° C (122 ° F) am Kanal und 38 ° C (102 ° F) auf der Oberfläche des Stoffes. Es ist nicht das beste Isolationsmaterial, aber es ist billig, einfach zu bedienen und gut geeignet.

Sie können den Standard-Heizungsluftfilter öffnen und ein Zick-Zack-Teil zuschneiden, das in den Kunststoffrahmen des Ansaugkanals passt. Es ist zu beachten, dass dies den Luftstrom einschränkt. Daher ist es sinnvoll, die Lüfterdrehzahl zu erhöhen. Nachdem ich dieses Foto gemacht habe, habe ich die Dichte ein wenig erhöht:

Schalldämmung

Um das Gerät ruhig zu halten, wickelte ich es zuerst in eine Bettdecke, die mit Klebeband gesichert war. Luftkanäle lassen nichts den Raumlufteinlass blockieren. Hier ist mein Prototyp für einen "Conditioner Burrito":

Nachdem das Gerät mehrere Stunden lang bei 32 ° C im Freien betrieben wurde, war der heißeste Teil unter der Decke etwa 34 ° C (94 ° F). Es sieht also so aus, als ob das Gerät mit seiner Kühlung recht gut zurechtkommt.

Um die verbesserte Version zu erstellen, habe ich massenbeladenes Vinyl (MLV) verwendet, das in eine Baumwolldecke mit Klettverschluss eingewickelt ist, der mit Heftklammern befestigt ist.

Hier sind die ungefähren Materialkosten für die beiden Vorrichtungen:

Rolle MLV 1 psi 4 Fuß x 12,5 Fuß: 110 US-Dollar
Zwei doppelte Baumwollbettdecken (66 x 90 Zoll): 50 US-Dollar
Mehrere Meter 2-Zoll-Klettverschluss: 10 US-Dollar
9/16 '' Heftklammern (Bostitch BTHT73533): $ 4

Ich habe folgende Größen verwendet:

Ich schneide das MLV mit einem Maßband, einem Quadrat, einem Bleistift und einer Schere zu. Durch Abschneiden der unteren Ecken lassen wir Platz für das Netzkabel. Die Seiten sind unterschiedlich lang, da das Netzkabel nicht mittig ist.

Klettverschlüsse sind oben und seitlich befestigt (die entsprechenden Befestigungselemente werden mit einer Klebepistole an die Klimaanlage geklebt), damit der "Burrito" an seinen Kanten zusammengehalten werden kann.

Fotos von Burritos von MLV:

Letztendlich hat MLV das Kompressorgeräusch reduziert, aber das Lüftergeräusch ist immer noch ziemlich laut. Ich weiß nicht, wie sehr der Baumwollwickel dazu beiträgt, den reflektierten Klang zu reduzieren, aber zumindest sieht er auf diese Weise hübscher aus als mit blankem Vinyl.

Ich habe ziemlich viel Zeit damit verbracht, Hunderte von Heftklammern anzubringen und zu biegen. Ich denke, es lohnt sich, einer gesunden Person zu empfehlen, an meiner ursprünglichen Lösung mit gefalteter Decke und Klebeband festzuhalten, da dies nur wenige Minuten dauert und MLV nicht viel besser ist.

Netzwerksteuerung

Ich habe einen ESP32-Mikrocontroller an die Klemmen „Kompressorrelais der Stufe 1“ (Y1) und „Wärmepumpen-Umschaltventil“ (O) des Nest-Thermostats angeschlossen, dessen Ausgang „Zusatzwärme“ das Heizungsrelais der Fußleiste steuert. (Ich habe überprüft, dass das Nest es einzeln einschalten kann, aber die Zeit wird zeigen, ob es im Winter zwei Heizmethoden verarbeiten kann.)

Jeder 24-VAC-Relaisausgang speist die Eingangspins des SFH620AGB-Optokopplers über einen 10K-Widerstand (24V / 10K-Ohm) den LED-Optokopplern mehrere mA zugeführt werden). Der Optokoppler ist im Modus mit GPIO kompatibel INPUT_PULLUP

und verwendet Software, um das Signal zu löschen. Ich habe diese Idee aus einem Beitrag auf StackExchange ausgeliehen , obwohl 24VAC weniger einschüchternd ist als 120-240VAC.

Auf der Seite der Klimaanlage steuere ich eine Standard-Infrarot-LED über einen 150-Ohm-Widerstand mit einer Funktion sendRaw()

von IRremoteESP8266 .

Ich habe den Kugelschreiber in zwei Hälften geschnitten, ihn schwarz gestrichen und über den LEDs für die Modusanzeige befestigt, und die Fotodiode INL-3APD80 erkennt die Helligkeitsänderungen, wenn die Modi gewechselt werden. Es sieht so aus, als ob die Fotodiode im Photovoltaikmodus besser funktioniert, wenn die Anode an den ADC-Eingang und die Kathode an GND angeschlossen sind. Ich lese alle 50 μs und mittle die Werte über 1000 ms (20.000 Abtastwerte), um ein sauberes Signal zu erhalten. Durch Hinzufügen eines Kondensators parallel zur Fotodiode wird die Stabilisierungszeit verringert; 10nF scheint ein gutes Gleichgewicht zwischen Rauschen und Reaktionszeit zu sein und die Lesezeit auf 100-200 ms zu senken.

Die Gründe für den Anschluss einer Außenklimaanlage an das Nest lauten wie folgt:

Die üblichen intelligenten Funktionen, die Nest bietet
-
/ , , 60-70

Ich fange die Konsolencodes mit dem mode2

LIRC-Paket ab, das die Markierungs- / Raumzeit in Mikrosekunden überträgt, was mit der oben genannten Funktion kompatibel ist sendRaw()

.

Das Reverse Engineering des IR-Protokolls wurde durchgeführt: Alle Markierungen haben die gleiche Länge und die Daten werden in Leerzeichen codiert. Sie scheinen 32 Bit pro Paket zu sein, aufgereiht als [id, ~id, code, ~code]

. Ich habe alle 256 Codes ausprobiert und versucht, undokumentierte Funktionen wie "Leistung auf X setzen" oder "Modus auf X setzen" zu finden, aber leider waren sie alle Duplikate der Standard-6-Tasten, so dass es fast unnötig ist, das Protokoll zu kennen.

Hier sind vereinfachte JSON- IR-Codesirrp.py

(Ich habe ursprünglich mit pigpio

einem Raspberry Pi experimentiert .) Mit

diesem Algorithmus kann der ESP32 den Zustand der Klimaanlage beim Blindstart erkennen:

Abtasten der Helligkeit der Fotodiode
POWER senden
Wenn die Helligkeit zugenommen hat, bedeutet dies, dass wir etwas eingeschaltet haben, sodass wir POWER erneut übertragen
Wir wissen jetzt, dass das Gerät ausgeschaltet ist
Wir senden 4 mal MODE und lesen die Helligkeit nach jeder Übertragung
Wir markieren den hellsten Modus als COOL (da diese LED der Fotodiode am nächsten ist).
Wir markieren alle anderen Modi in ihrer Reihenfolge relativ zu COOL

Es ist möglich, die Lüftergeschwindigkeit durch kurzes Ausführen von DEHUMIDIFY zu synchronisieren (in diesem Modus wechselt der Lüfter in den LOW-Modus), aber ich habe mich dagegen entschieden und den Benutzer nur die Lüftergeschwindigkeit auswählen lassen.

Ich habe die folgenden Fehler festgestellt, die für AP14001HS spezifisch sind:

Es ist nicht möglich, den Modus zuverlässig zu wechseln, während die Stromversorgung eingeschaltet ist, da beispielsweise beim Umschalten in der Reihenfolge COOL-> DEHUMIDIFY-> FAN manchmal der mittlere Modus (DEHUMIDFY) eingeschaltet ist, selbst wenn das IR-Signal angelegt wird so schnell wie möglich. Also musste ich den Kompressor auf Leerlauf schalten, indem ich TEMP UP sendete, anstatt auf FAN umzuschalten.
(OFF), MODE-MODE-POWER , , , . 1000 MODE POWER.
«» , 0-2 . , , - F->C->F .
, IR- ; .
IR- 1200 , . , , «1».

Es ist möglich, eine bestimmte Temperatur einzustellen, indem DOWN-Befehle gesendet werden, um den Mindestwert zu erreichen, gefolgt von UP-Befehlen, um die gewünschte Temperatur zu erreichen. Theoretisch verwendet der Controller immer 16 ° C für die Kühlung und 32 ° C für den Leerlauf, aber ich bevorzuge 18 ° C bis 27 ° C, da nur 9 Klicks (kürzeres Quietschen) erforderlich sind und der Benutzer den Kühlpunkt manuell einstellen kann, um zu verhindern, dass der kleine Raum zu kalt wird. Eine manuelle Einstellung ist aufgrund eines Temperaturumwandlungsfehlers nur im Celsius-Modus möglich. Daher ist es sehr unpraktisch, dass die Klimaanlage beim Ausschalten auf Fahrenheit zurückkehrt. Das Beste, was ich mir ausgedacht habe, ist, genügend UP-Befehle zu senden, um den Kühlmodus zu initialisieren und den Maximalwert in Fahrenheit zu erreichen.und für den Heizmodus - dasselbe mit den DOWN-Befehlen. Änderungen nach diesem Zeitpunkt werden in Celsius gezählt, sodass die Temperatur niemals niedrig genug wird, um sich abzukühlen, oder hoch genug, um sich zu erwärmen, bis der Benutzer in den Celsius-Modus wechselt und den ESP32 neu startet. Mit anderen Worten, es ist besser, ihn zu lassen funktioniert nie , als irgendwie funktioniert .

Fotos des Controllers

Ich konnte kein Gehäuse mit den richtigen Abmessungen finden, also habe ich mit einem Schreibmesser einige Rechtecke aus ABS ausgeschnitten und sie mit 5-mm- und 12-mm-M3-Schrauben mit 18-mm-Ständern und 5-mm-Abstandshaltern befestigt.

Ich habe eine Proto Advantage SBB206-Platine verwendet. Es passt ideal zu einer ESP32-Platine mit 15 Stiftreihen, obwohl es besser wäre, wenn die Platine einen Stift schmaler wäre. Durch Bohren von Löchern in die Stromschienen können Mehrzweckkomponenten in diese eingebaut werden.

Fotodioden- und IR-Dongles werden an 22AWG MTA-100-Anschlüsse angeschlossen. Anstelle eines Spezialwerkzeugs für 35 US-Dollar habe ich einen kleinen Schraubendreher verwendet.

So wird der Controller an den AP14001HS angeschlossen:

Bilder von Thermostat / Relais

Relaisbox 24VAC mit 10K Widerständen und Optokopplern:

Bud Industries CU-387 Gehäuse mit Vigortronix VTX-146-030-212. Der Transformator wandelt 120 VAC (parallele Wicklungen) in etwa 30 VAC oder 208 VAC (Reihenwicklungen) in etwa 25 VAC um. Ich habe den Kunststoff mit Sandpapier und Epoxid-6-mm-M3-Pfosten aufgeraut. hoffentlich wird es fest genug halten.

Um die 24-VAC-Leiter zu befestigen, nahm ich mehrere 3,5-mm-Schraubklemmen (TE 1776275-6), bog die Kontakte zur Seite und löte sie in Form eines Busses. Bare Metal mit Klebeband umwickelt.

So sieht das komplette Thermostatgehäuse aus, einschließlich der 24-VAC- bis 5-VDC-Stromversorgung unten. Ich habe mich für MicroUSB entschieden, damit ich nicht vergessen kann, die Stromversorgung vor der Neuprogrammierung auszuschalten.

Die Backbox enthielt ursprünglich einen 208VAC-Thermostat zur Heizung der Fußleiste. Ich habe ein weiß verdrahtetes Schneider Electric 92S7A22D-24-Relais hinzugefügt, das Nest als "Zusatzwärme" definiert. Tatsächlich sind ein Relais und ein Transformator die einzigen Komponenten, die erforderlich sind, um das Nest als netzbetriebenen Thermostat zu verwenden.