🎤 🧔🏾 👩🏿‍💼 Piratage de climatiseurs portables 🦒 🧑🏿‍🤝‍🧑🏻 📡

En avril 2020, j'ai acheté une paire de climatiseurs extérieurs EdgeStar AP14001HS parce que je pensais que je passerais la majeure partie de mon été à l'intérieur. À la maison, je ne peux pas installer de climatiseurs de fenêtre, même si ce serait un choix évident en termes d'efficacité, car toutes les pièces chauffantes restent à l'extérieur.

Modèles similaires

À en juger par les photos d'Internet, les climatiseurs suivants ont une conception similaire:

EdgeStar AP14001HS
Whynter ARC-14S
Whynter ARC-14SH
Whynter ARC-141BG
Whynter ARC-143MX

Je ne peux pas dire à quel point ils sont similaires, mais le contenu de cet article peut également s'appliquer à eux.

Entreferts

Je voulais acheter un climatiseur à double conduit car les modèles à simple conduit sont thermodynamiquement sous-optimaux. Souffler de l'air chaud depuis la fenêtre crée une pression négative dans la pièce, grâce à laquelle l'air de l'extérieur est aspiré à travers diverses fissures. En théorie, les modèles à deux conduits éliminent ce problème en refroidissant le condenseur avec de l'air extérieur, qui est ensuite à nouveau ventilé.

Cependant, lors de la vérification des conduits d'entrée et de sortie de l'AP14001HS, il s'est avéré que le volume d'air passant à travers le conduit d'entrée est bien moindre, c'est-à-dire que l'air doit entrer dans la chambre du condenseur depuis la pièce et également se déplacer entre la pièce. et la rue pendant que le ventilateur est éteint. Cela se produit à deux endroits principaux:

1. A la jonction de la partie inférieure du boîtier avec l'avant:

Je l'ai recouvert de ruban adhésif:

2. Derrière, sous le filtre à air:

Pour couvrir ce trou, j'ai découpé un rectangle de 436 mm x 98 mm dans une feuille ABS de 1,5 mm (1/16 ") . Une boîte de gruau en carton ferait office de prototype. Dans l'ensemble, le matériau doit être assez fin, mais suffisamment résistant pour rester Lorsque

le compresseur est en marche, le plastique est attiré vers l'arrière, et sinon vers l'avant, donc un morceau de ruban adhésif ou de masking tape

vous permettra de le maintenir en place. Tournevis Phillips 12 '' pour M3.5-M5 ), il sera possible de scotcher les espaces internes conduit / fil, mais je ne sais pas à quel point ils sont importants.

Ne brûlera-t-il pas?

Ces modifications visent à augmenter la température du compartiment du condenseur, ce qui peut réduire la durée de vie de certains composants, mais je n'ai aucune idée de ceux et de combien. Au moins, j'ai quelques preuves que ce n'est pas une si mauvaise idée:

1. J'ai demandé au support technique d'EdgeStar de sceller l'écart inférieur:

[]

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. Un utilisateur du forum des producteurs a signalé que le Whynter ARC-143MX est capable d'être suffisamment étanche pour maintenir une atmosphère à haute teneur en CO2. Le texte n'indique pas clairement combien de temps cela a fonctionné, mais le sujet a été ouvert il y a 4 ans et son auteur n'a rien écrit sur les pannes d'équipement.

Par conséquent, on ne peut pas dire qu'il n'y a aucun risque d'endommagement de l'appareil, mais au moins quelqu'un a déjà essayé cela.

Après avoir isolé ces espaces, j'ai senti que plus d'air entre par le conduit d'entrée, et quand il est brièvement bloqué, moins d'air commence à s'écouler de la sortie.

Écarte-toi, je vais faire de la science

Pour tester ces modifications, j'ai installé le climatiseur dans un placard de 1,5 m² assez isolé. Au départ, la température était d'environ 72 ° F (22 ° C), en réglant le climatiseur à 61 ° F (16 ° C) (minimum), je l'ai allumé et j'ai attendu environ 3 minutes jusqu'à ce que le ventilateur s'éteigne.

L'expérience a été répétée trois fois dans la configuration d'usine (lignes rouges), trois fois avec des espaces fermés (lignes bleues), et enfin deux fois en «mode monogaine» (lignes noires) dans lequel l'aspiration était réalisée directement depuis l'espace de l'armoire. J'ai enregistré la température avec le téléphone pointant vers le thermomètre, sur lequel la photo a été lancée par l'application Open Camera, répétée toutes les 10 secondes:

Je ne pense pas qu’un tel circuit soit suffisamment fiable pour calculer l’efficacité absolue, mais il est clair que la configuration à espace fermé est meilleure pour le refroidissement et que le mode à conduit unique est terrible.

Tenace

Je trouve honteux que les fabricants de climatiseurs au sol soient si négligents en matière d'efficacité, qui peut être améliorée à l'aide de simples articles ménagers. Cela me rappelle l'industrie de l'alimentation des ordinateurs avant l'introduction du 80 Plus, quand tout était nul et que personne ne savait quoi acheter. Pourquoi toutes les innovations sont-elles concentrées dans les conceptions de climatiseurs à conduit unique?

Des endroits comme la baie de San Francisco regorgent d'appartements et de chambres qui deviennent progressivement inutilisables à mesure que les températures augmentent, ce serait donc formidable si les gens pouvaient simplement acheter un produit décent.

Connaît probablement ses affaires http://www.climax-air.com/car cette entreprise produit (au moins en 2020) le seul climatiseur au sol à double conduit et compresseur à vitesse variable. Mais je ne l'ai découvert que sur le site Web parce que leurs produits sont très rares. Peut-être que je ferai à nouveau attention à eux lorsque EdgeStar se bloque.

Photos d'installation dans l'armoire

(Le deuxième AP14001HS, vu dans le miroir, a été utilisé pour régler la température ambiante.)

Information sur la chambre

Chaque appareil consomme environ 10,5 A, il est donc important de déterminer quels disjoncteurs sont connectés à quelles prises afin de ne pas connecter l'appareil à un circuit avec d'autres appareils à forte consommation de courant, comme un four à micro-ondes ou une bouilloire électrique. Idéalement, ils devraient également être aux extrémités opposées de la machine principale. Jusqu'à présent, je n'ai eu aucun problème à connecter l'appareil à un circuit de 15 A avec un réfrigérateur ou un ordinateur.

Un jour où la température maximale atteint 95 ° F (35 ° C), deux climatiseurs toujours allumés peuvent maintenir une superficie de 850 pieds carrés. pieds (78 mètres carrés) environ 75 ° F (24 ° C). D'après mon thermomètre infrarouge, le plafond est beaucoup plus chaud que les murs, il pourrait donc valoir la peine d'améliorer l'isolation du grenier.

Je prévois de les allumer en hiver pour le chauffage, alors qu'ils utiliseront moins d'énergie que les plinthes résistives, mais le temps nous dira à quel point cela est vrai.

Le défaut de ce schéma est que mes fenêtres sont bloquées / collées, donc je ne peux pas les ouvrir le soir lorsque l'air extérieur est plus frais. Ce serait bien d'avoir un mode de ventilation automatique pour ce cas. Cependant, le climatiseur refroidi par de l'air froid souffle de l'air encore plus froid, il n'a donc pas besoin de fonctionner dans cet état pendant une longue période.

Des hacks plus simples

Cet appareil souffle l'air intérieur principalement vers le haut. J'ai ouvert le boîtier et retiré le réflecteur intégré, le remplaçant par un Frost King HD9. Cela crée un flux d'air approximativement horizontal et l'appareil semble un peu plus silencieux en raison de l'absence de ces plaques supplémentaires.

(Remarque sur la photo: j'ai scotché sur les LED pour les atténuer, et un morceau de mousse a été laissé d'une expérience d'insonorisation abandonnée utilisant de la colle semi-permanente.)

Ces conduits peuvent être isolés avec un manchon de tube en coton de 6 ". Après 5 minutes de course avec deux couches de coton, j'ai obtenu 122 ° F (50 ° C) sur le conduit et 102 ° F (38 ° C) sur la surface du tissu. Ce n'est pas le meilleur matériau isolant, mais il est bon marché, facile à utiliser et tout à fait approprié.

Vous pouvez ouvrir le filtre à air de chauffage standard et couper une partie en zig-zag pour s'adapter au cadre en plastique du conduit d'admission. Il convient de noter que cela restreindra le débit d'air, il est donc logique d'augmenter la vitesse du ventilateur. Après avoir pris cette photo, j'ai un peu augmenté la densité:

Insonorisation

Pour garder l'appareil silencieux, je l'ai d'abord enveloppé dans une couette, fixée avec du ruban adhésif. Les conduits d'air ne permettent à rien de bloquer l'entrée d'air de la pièce. Voici mon prototype de "burrito conditionneur":

Après avoir fait fonctionner l'appareil pendant plusieurs heures à 90 ° F (32 ° C) à l'extérieur, la partie la plus chaude sous la couverture était d'environ 94 ° F (34 ° C), il semble donc que l'unité se porte plutôt bien avec son refroidissement.

Pour créer la version améliorée, j'ai utilisé du vinyle chargé en masse (MLV) enveloppé dans une couverture en coton avec Velcro attaché avec des agrafes.

Voici les coûts approximatifs des matériaux pour les deux luminaires:

Rouleau MLV 1 psi 4 pi x 12,5 pi: 110 $
Deux couettes doubles en coton (66 x 90 pouces): 50 $
Plusieurs mètres de velcro de 2 pouces: 10 $
Agrafes 9/16 po (Bostitch BTHT73533): 4 $

J'ai utilisé les tailles suivantes:

J'ai coupé le MLV à la taille en utilisant un ruban à mesurer, un carré, un crayon et des ciseaux. En coupant les coins inférieurs, nous laissons de la place pour le cordon d'alimentation. Les côtés sont de longueurs différentes car le cordon d'alimentation est décentré.

Des attaches velcro sont fixées en haut et sur le côté (les attaches correspondantes sont collées sur le climatiseur avec un pistolet à colle) afin que le "burrito" puisse être maintenu ensemble par ses bords.

Photos de Burritos de MLV:

En fin de compte, MLV a réduit le bruit du compresseur, mais le bruit du ventilateur est toujours assez fort. Je ne sais pas dans quelle mesure le "wrap" de coton aide à réduire le son réfléchi, mais au moins il est plus joli de cette façon qu'avec du vinyle nu.

J'ai passé beaucoup de temps à attacher et à plier des centaines d'agrafes. Je pense qu'il vaut la peine de recommander à une personne sensée de s'en tenir à ma solution initiale avec une couverture pliée et du ruban adhésif, car cela ne prend que quelques minutes et MLV n'est pas beaucoup mieux.

Contrôle du réseau

J'ai connecté un microcontrôleur ESP32 aux bornes «relais du compresseur étage 1» (Y1) et «vanne d'inversion de la pompe à chaleur» (O) du thermostat Nest, dont la sortie «chauffage auxiliaire» contrôle le relais de la plinthe. (J'ai vérifié que le Nest peut l'allumer individuellement, mais le temps nous dira s'il peut gérer deux méthodes de chauffage en hiver.)

Chaque sortie de relais 24VAC alimente les broches d'entrée de l'optocoupleur SFH620AGB via une résistance 10K (24V / 10K ohms alimenter les optocoupleurs LED plusieurs mA). L'optocoupleur est compatible avec GPIO en mode INPUT_PULLUP

et utilise un logiciel pour effacer le signal. J'ai emprunté cette idée à un article sur StackExchange , bien que 24VAC soit moins intimidant que 120-240VAC.

Côté climatiseur, je contrôle une LED infrarouge standard via une résistance de 150 ohms en utilisant une fonction sendRaw()

d' IRremoteESP8266 .

J'ai coupé le stylo à bille en deux, je l'ai peint en noir et je l'ai fixé sur les LED d'indication de mode, et la photodiode INL-3APD80 détectera les changements de luminosité lorsque les modes sont cyclés. Il semble que la photodiode fonctionne mieux en mode photovoltaïque avec l'anode connectée à l'entrée ADC et la cathode connectée à GND. Je prends une lecture toutes les 50 μs et fais la moyenne des valeurs sur 1000 ms (20 000 échantillons) pour obtenir un signal propre. En ajoutant un condensateur en parallèle avec la photodiode, le temps de stabilisation est réduit; 10nF semble être un bon équilibre entre le bruit et le temps de réponse, ramenant le temps de lecture à 100-200ms.

La justification de la connexion d'un climatiseur extérieur au Nest est la suivante:

Les fonctionnalités intelligentes habituelles fournies par Nest
-
/ , , 60-70

J'intercepte les codes de console en utilisant le mode2

package LIRC qui transmet la marque / espace-temps en microsecondes, qui est compatible avec la fonction mentionnée ci-dessus sendRaw()

.

L'ingénierie inverse du protocole IR a été effectuée: toutes les marques ont la même longueur et les données sont encodées dans des espaces. Ils semblent être 32 bits par paquet, alignés comme [id, ~id, code, ~code]

. J'ai essayé les 256 codes, en essayant de trouver des fonctions non documentées comme "régler la puissance sur X" ou "régler le mode sur X", mais hélas, ils étaient tous des doublons des 6 boutons standard, donc connaître le protocole est presque inutile.

Voici les codes JSON IR simplifiésirrp.py

(J'ai initialement expérimenté pigpio

sur un Raspberry Pi.)

Cet algorithme permet à l'ESP32 de détecter l'état du climatiseur au démarrage aveugle:

Échantillonnage de la luminosité de la photodiode
Envoi de POWER
Si la luminosité a augmenté, cela signifie que nous avons allumé quelque chose, donc nous transmettons à nouveau POWER
Nous savons maintenant que l'appareil est éteint
Nous envoyons 4 fois MODE, en lisant la luminosité après chaque transmission
Nous marquons le mode le plus lumineux comme COOL (car cette LED est la plus proche de la photodiode)
Nous marquons tous les autres modes dans leur ordre par rapport à COOL

Il est possible de synchroniser la vitesse du ventilateur en exécutant DEHUMIDIFY pendant une courte période (ce mode fait passer le ventilateur en mode BASSE), mais j'ai décidé de ne pas le faire et de laisser l'utilisateur sélectionner la vitesse du ventilateur.

J'ai rencontré les bogues suivants spécifiques à AP14001HS:

Il n'est pas possible de changer de mode de manière fiable lorsque l'appareil est sous tension, car, par exemple, lors de la commutation dans l'ordre COOL-> DEHUMIDIFY-> FAN, parfois le mode intermédiaire (DEHUMIDFY) est activé, même si le signal IR est appliqué aussi vite que possible. J'ai donc dû mettre le compresseur au ralenti en envoyant TEMP UP plutôt que de passer en FAN.
(OFF), MODE-MODE-POWER , , , . 1000 MODE POWER.
«» , 0-2 . , , - F->C->F .
, IR- ; .
IR- 1200 , . , , «1».

Il est possible de régler une température spécifique en envoyant des commandes DOWN pour atteindre la valeur minimum, suivies de commandes UP pour augmenter à la température désirée. En théorie, le contrôleur utilise toujours 16C pour le refroidissement et 32C pour le ralenti, mais je préfère 18C-27C car cela ne prend que 9 clics (grincement plus court) et l'utilisateur peut régler manuellement le point de refroidissement pour empêcher la petite pièce de devenir trop froide. Le réglage manuel n'est possible qu'en mode Celsius en raison d'un bug de conversion de température, il est donc très gênant que le climatiseur revienne en Fahrenheit lorsque l'alimentation est coupée. Le mieux que j'ai trouvé est d'envoyer suffisamment de commandes UP pour initialiser le mode de refroidissement pour atteindre la valeur maximale en Fahrenheit,et pour le mode chauffage - la même chose avec les commandes DOWN. Tout changement après ce point sera compté en Celsius, de sorte que la température ne sera jamais assez basse pour refroidir ou assez élevée pour chauffer jusqu'à ce que l'utilisateur passe en mode Celsius et redémarre l'ESP32. En d'autres termes, il vaut mieux le laisser ne fonctionne jamais , que fonctionne en quelque sorte .

Photos du contrôleur

Je n’ai pas trouvé de boîtier aux dimensions correctes, alors j’ai découpé quelques rectangles en ABS avec un couteau de bureau, je les ai fixés avec des vis M3 de 5 mm et 12 mm avec des montants de 18 mm et des entretoises de 5 mm.

J'ai utilisé un PCB Proto Advantage SBB206. Il convient idéalement à une carte ESP32 avec 15 rangées de broches, bien qu'il serait préférable que la carte soit une broche plus étroite. En perçant des trous dans les rails d'alimentation, des composants polyvalents peuvent y être installés.

La photodiode et les dongles IR sont connectés à des connecteurs 22AWG MTA-100. Au lieu d'un outil spécialisé à 35 $, j'ai utilisé un petit tournevis.

Voici comment le contrôleur se connecte à l'AP14001HS:

Photos du thermostat / relais

Boîtier relais 24VAC avec résistances 10K et optocoupleurs:

Boîtier Bud Industries CU-387 avec Vigortronix VTX-146-030-212. Le transformateur convertit 120VAC (enroulements parallèles) en environ 30VAC ou 208VAC (enroulements en série) en environ 25VAC. J'ai rendu le plastique rugueux avec du papier de verre et des poteaux M3 époxy de 6 mm; j'espère qu'il tiendra assez bien.

Pour fixer les conducteurs 24VAC, j'ai pris plusieurs borniers à vis de 3,5 mm (TE 1776275-6), plié les contacts sur les côtés et les ai soudés sous la forme d'un bus. Métal nu enveloppé de ruban adhésif.

Voici à quoi ressemble le boîtier complet du thermostat, y compris l'alimentation 24VAC à 5VDC en bas. J'ai décidé d'utiliser MicroUSB pour ne pas oublier de couper l'alimentation avant de reprogrammer.

Le boîtier arrière contenait à l'origine un thermostat de 208 V CA pour le chauffage des plinthes. J'ai ajouté un relais Schneider Electric 92S7A22D-24 câblé blanc que Nest définit comme "aux heat". En fait, un relais et un transformateur sont les seuls composants nécessaires pour utiliser le Nest comme thermostat alimenté par le secteur.