Het WTW project

Met een bouwstofzuiger hoef je niet bang te zijn dat je zak snel vol is. Nog toffer is een cycloon waarmee je het grove stof al eerder afvangt. Dit principe zie je al in zakloze stofzuigers, maar ook voor bouwstofzuigers kun je tegenwoordig losse modules kopen die het stof afvangen.



Op Thingiverse stond een prima model, en mijn broertje vond het geen probleem om zijn printer een dagje te laten draaien De lucht stroomt door het 3D geprinte onderdeel, waarbij het stof door de centrifugale krachten buiten wordt geslingerd en in de afgesloten emmer valt. De lucht wordt afgezogen in het midden.

https://www.thingiverse.com/thing:2104717


De verbinding met de stofzuiger vereiste een speciaal koppelstuk, om de originele slang te sparen.


Gebruikte stofzuiger: Parkside PTNS 1500 C4

Type	Opgenomen vermogen	Decibel
Laag:	~400 watt	64 dB
Hoog:	~1300 watt	73 dB

De decibels zijn gemeten met een smartphone app op een meter afstand, dus waarschijnlijk niet zo accuraat. In werkelijkheid is de hoogste stand bizar luid, gewoon niet om aan te horen. Ik gebruik de stofzuiger dus altijd in de laagste stand. De luchtstroom is dan lager maar nog steeds prima.

Meetresultaten:

Type	Halfvolle stofzak laag vermogen	Halfvolle stofzak hoog vermogen
Zonder cycloon	6.3 m/s	10.3 m/s
Met cycloon	4.9 m/s	8.1 m/s

Ook een test run met een lege stofzak:

Type	Lege stofzak laag vermogen	Lege stofzak hoog vermogen
Zonder cycloon	7.5 m/s	11 m/s
Met cycloon	5.5 m/s	8.9 m/s

Als met al valt het verlies in zuigkracht mij wel mee, maar ik begin het net te gebruiken. De stofzak zal voortaan minder snel vol lopen en daardoor blijft de zuigkracht langer behouden.

Lege stofzak:

Motor filter:


Snelheden gemeten mbv een anemo meter van Aliexpress.

Het is inmiddels ruim een jaar na mijn eerste blog. Daarin had ik mijn plannen voor een zeflbouw WTW uit de doeken gedaan en een boel goede feedback gekregen. Inmiddels is er mede door jullie input een werkende WTW!


Het was zomer 2018. Warm. Geluid van auto's en mensen tot laat op straat, als het raam met hor open stond. Ik was wel een beetje klaar met die herrie, dus tijd om spirobuizen te bestellen en gaten boren/zagen!
Grote gaten in je huis maken is altijd akelig, het is vrij definitief. Voor de stenen tussenmuur tussen voorzolder en zolder heb ik een boel kleine gaten geboord die samen een groot gat vormden. Voor het Ø125mm gat in het dak moest ik eerst door gipsplaat, dan 12cm steenwol en vervolgens 32mm spaanplaat. Dat heb ik gedaan met een lange Ø20mm boor en vervolgens vanaf de onderzijde en dakzijde uitgebouwd met een decoupeerzaag.
Zo had ik in vrij korte tijd een werkende route van de aanzuigbuis door het dak Ø125mm --> ITHO fan, voor 55 euro van Marktplaats --> met een verloopje naar Ø150mm tot de slaapkamer op zolder waar ik een inblaasventiel van Ø150mm had toegepast. Lekker dikke buizen om de luchtsnelheid te beperken en dus minder herrie. Grotendeels metalen spirobuizen, en her en der wat geïsoleerde/geluiddempende ventilatie slangen. De WTW had ik nog even niet aangesloten, omdat die nog gemaakt moest worden. Ook het gat naar de 1e verdieping was nog even uitgesteld, eerst maar eens kijken of het allemaal werkt.
De ventilatie werkte en de lage brom van de ventilator was nauwelijks hoorbaar. Het raam kon nu dichtblijven.

Naar de volgende stap, de unit bouwen! Eerst heb ik een grove proto gebouwd om te checken of de afmetingen uit het 3D programma in de praktijk ook passen. Met dat prototype ben ik tot een grote wijziging gekomen door de luchtroom kruislings te laten plaatsvinden, waarbij op één plek de luchtstroom ook daadwerkelijk kruist.

De PP kanaalplaten van 3.5mm dik per stuk (650gram/m2) heb ik op maat gekregen en met behulp van dubbelzijdige tapijttape opgebouwd tot een verrassend stevig blok. De kast is opgebouwd uit watervast verlijmde berkenmultiplex met een HPL toplaag, de kieren zijn afgekit met siliconen. Rondom is er 2 tot 3cm dik XPS schuim tegenaan geplakt als thermische isolatie. Met scharnieren, sluitingen en een gasveer is het geheel makkelijk open te maken om de filters te vervangen.

Hierachter zit het blazende en zuigende apparaat:


De gesloten WTW:


De WTW volledig open:


Buis naar de slaapkamer op de 1e verdieping. Het Ø100mm gat in de betonvloer is van onderuit geboord door een professional en is super strak. In een eerdere verbouwing had ik al eens een toilet afvoergat geboord in de vloer en was toen tot de conclusie gekomen dat het met standaard boren een behoorlijke uitdaging is.


Inblaasventiel op de 1e verdieping:


Ventileren! Daar begon het allemaal mee. Om dit te meten heeft Sinterklaas een handje geholpen door een Netatmo weerstation met CO2 meter cadeau te doen. Een CO2 is een goede graadmeter voor de luchtkwaliteit in je woning. De CO2 sensor was voor mij een eyeopener. Het is bizar om te zien hoe makkelijk en snel de CO2 waarde stijgt naar onprettige waarden. Bijvoorbeeld bij 8 volwassenen in onze woonkamer blijft de CO2 waarde met afzuigkap rustig aan én ventilatie op standje 3 toch rond de 2400ppm. Buiten is de CO2 waarde 400ppm. Bij waardes onder de 1000ppm spreekt men van frisse lucht, tussen de 1000-1500ppm wordt als aanvaardbaar gezien. Momenteel meet ik waarden tussen de 1000 en 1100ppm tijdens de nachtrust. Op zich niet verkeerd voor een kamer met ramen en deuren dicht en twee ronkende volwassen . De kinderkamer op de eerste verdieping blijft <1000ppm, maar daar ligt maar 1 kind...
CO2 percentage slaapkamer:


En dan de temperatuurmetingen! Ik gebruik 4 temperatuursensoren:
- Buitentemperatuur
- Binnentemperatuur
- Temperatuur van de afgekoelde binnenlucht, welke naar buiten wordt geblazen.
- Temperatuur van opgewarmde buitenlucht, welke naar binnen wordt geblazen.



Ik heb een stuk of 16 metingen uitgevoerd. Je ziet in bovenstaande grafiek dat de binnenlucht ca 6-11°C wordt afgekoeld en de buitenlucht 5-9°C opgewarmd, met een behoorlijke spreiding. Ik blaas dus blijkbaar meer lucht naar binnen dan ik afzuig. Ik lig nog niet zo wakker van die onbalans, mijn huis uit 1970 is niet bepaald luchtdicht, wel zou het mooi zijn als het andersom is.
Ik verwacht dat dit aan deze dingen ligt:
- De warmte wisselaar heeft meer luchtweerstand, nauwere openingen, voor de uitgaande lucht.
- Voor de ingaande lucht zit een filter met ruim 2x het oppervlak

Hoeveel energie bespaar ik nu eigenlijk?
Energie verbruik Itho ventilatoren is 11 watt
Uitgaand: 6.5 watt - stand 2
Ingaand: 4.5 watt - stand 1

Lucht dichtheid: 1,29kg/m3 Soortelijke warmte lucht: 1000 (J/kg.K)
Aanname lucht verversing: 75m3/uur (dit kan ik niet meten helaas)
Gemiddelde opwarming: 7°C

Besparing per uur: 1.29*1000*75*7 = 677250 J/uur
ofwel 188 Watt. Minus elektra komt dat op ca 4.25kWh per dag. Dit valt mij in eerste instantie tegen. Stel dat ik deze hoeveelheid gedurende 2 maanden bespaar houdt dat een besparing in van 255 kWh. Aardgas levert 8.8 kWh/m3 dus bespaar ik ca 29m3 aardgas per jaar.
Er zijn diverse kosten gemaakt, vooral de koppelingen en ventielen tikken lekker aan. Opgeteld zo'n 290euro. (exclusief het fancy weerstation) De terugverdientijd zal hiermee richting de 10 jaar gaan.

Ik ben mij ervan bewust dat dit stuk doorspekt is van aannames, mocht je op of aanmerkingen hebben, hou je niet in

Afsluitend zijn er nog een paar open issue's. De onbalans wil ik omkeren. Wellicht ga ik de luchtweerstand van de warmtewisselaar qua uitgaande lucht verlagen. Ook ga ik nog denken hoe ik het filteroppervlak van de uitgaande lucht kan vergroten in de kleine kast. Daarnaast moet de montage van de luchtfilter voor de ingaande lucht wat degelijker worden dan het huidige hardboard.

Al met al zijn we er qua comfort op vooruit gegaan. Minder herrie en het huis is warmer dan eerdere winters bij dezelfde kou. Daarnaast was het gaaf om zelfgebouwde WTW te zien, die werkelijk werkt.

Brrr koud hè?! Mijn huis is best redelijk geïsoleerd, maar toch komt er veel kou door de openstaande ramen naar binnen. Het liefst zou ik de ramen dicht doen. Dat scheelt meteen ook herrie van de straat. Maarja, ventileren is ook wel zo fris. Open dus die ramen. Brrr.

Toen we in ons huis kwamen wonen heb ik al eens aan een ventilatie module met warmteterugwinning (wtw) gedacht. Sterker nog, ik had zelfs een 2e hands exemplaar op de kop getikt. Dat ding bleek echter op de voorzolder enorm groot te zijn, daarbij bleken de kanalen ook niet bepaald subtiel in het bestaande rijtjeshuis in te passen. Andere klussen kregen voorrang en uiteindelijk belande de WTW module weer terug op Marktplaats. Verkocht. Toch bleef het concept ergens in mijn hoofd hangen. Zonde om warme lucht het huis uit te blazen en koude naar binnen te zuigen, dat moet slimmer kunnen...

Even het idee van een warmte wisselaar: er zijn 2 luchtstromen; 1 'vies' en warm vanuit in mijn geval de badkamer en een toilet. Daarnaast een luchtstroom van buiten, fris. Door die luchtstromen in een warmte wisselaar langs elkaar te laten stromen kunnen ze de temperatuur van elkaar overnemen. De warme lucht wordt afgekoeld en de koude lucht wordt opgewarmd. Door het tegenstroomprincipe kan dit erg efficiënt, er zijn wtw units verkrijgbaar die tot 95% van de warmte zeggen terug te winnen. Wikipedia gifje over de werking hiervan:


Goed, de voordelen op een rijtje;
- Ramen kunnen dicht blijven, minder herrie van de straat
- Gefilterde verse lucht het huis in, ook als het niet waait
- Minder warmte verlies, doordat veel van de warmte wordt overgedragen op de verse lucht.

De ruimte waar de WTW komt is behoorlijk beperkt, met name ondiep. Ik was er al achter gekomen dat een volledig ventilatie systeem met wtw inbouwen best een uitdaging is, daarom wordt het doel beperkter. Alleen de slaapkamer aan de voorzijde van het huis en de zolderkamer worden voorzien van verse warme lucht. Ik heb al een ITHO ventilatie unit, deze wordt hergebruikt.

Hieronder is het concept uitgeschetst. In de schets is de wtw-unit open. Er komt een klep voor met scharnieren en sluitingen om het makkelijk open te kunnen maken. Er zijn rechthoekige buizen gebruikt voor de verse lucht, lekker compact. De toevoerbuis gaat voorzien worden van isolatie omdat die buis koud zal zijn. Voor de ventilator heb ik mijn oog laten vallen op een IP67 140x140mm PC ventilator van Noctua. Het toerental hiervan is met een simpele fancontroller te regelen, maar eventueel kan ik het ook met een sensoren gaan aansturen. Eerst de boel maar eens draaiend krijgen.


Filters
Als je lucht ongefilterd door de warmtewisselaar blaast zal de boel snel smerig worden. Bacteriegroei, kuchende gezinsleden en voor je het weet lig je op de intensive care. Daarom filteren die boel! Bijkomend voordeel is dat pollen en andere nare zaken het huis niet inkomen. De filters wil ik maken door frames te frezen en daartussen opmaat geknipte stofzuigerzakken te leggen. Stofzuigerzakken zijn gemaakt voor hoge luchtstromen dus lijken mij ideaal. Ik ben benieuwd hoe jullie tegen deze oplossing aankijken. Waarschijnlijk voeg ik ik nog een rubber snoer rondom toe voor extra afdichting. Mijn bedoeling is om de filters op klemming in de behuizing te schuiven.


Condensafvoer
De warme lucht zal bij afkoeling gaan condenseren in de warmtewisselaar, dat vocht moet afgevoerd worden, daarvoor is een afvoer geïntegreerd.


Behuizing
Voor de behuizing zit ik te denken over verschillende materialen. De WTW wil ik bouwen om zo lang mogelijk mee te gaan, denk aan 20jaar of meer. Het mooist is dan om massieve kunststof platen luchtdicht aan elkaar te lassen. Trespa en watervast multiplex zijn alternatieven maar gaan waarschijnlijk niet even lang mee. Een voordeel van deze massieve materialen is ook dat ze geluid van de ventilatoren dempen.

Warmtewisselaar
De warmtewisselaar wordt op basis van kunststof (PP) kanaalplaat. Een aantal commerciële warmtewisselaars maakt hier ook gebruik van. Ik weet nog niet wat de beste dikte is voor het kanaalplaat. 3, 4 of 5mm? Eventueel kan ik hier mee experimenteren. Het idee is dat de vuile lucht door de kanalen gaat. De frisse lucht wordt tussen de platen door geblazen. Kanaalplaat:


Tot zover het concept! Een by-pass voor extra koeling in de zomer heb ik er niet in zitten, we kunnen altijd nog een raam open zetten om extra te koelen. _{Of gewoon de airco aan} Mocht je vragen of tips hebben dan hoor ik het graag!