- 室内空気質と冷暖房損失を同時に扱う分散型ERVプロジェクトで、外気を取り込み汚染された室内空気を排出しながら、熱エネルギーの約85〜90%を回収
- 2025年6月時点でBig Quiet Fanの量産に注力するためプロジェクトは保留されており、プロトタイプは良好に動作しているものの、完成前に確定すべき詳細が残っている
- 最大速度基準で顕熱85%、潜熱約80%の回収と、正味新鮮空気60 CFMを目標性能として掲げており、モジュールあたりの騒音は最大約42.5 dBa
- HEPA H13フィルター、MQTTベースのWiFi制御、Google Home・Alexa・Home Assistant連携、自動風圧補正、ストームバルブ、高性能騒音アッテネーターなどのオプション機能を含む、または計画中
- 長期設計と低い保守コストを強みとし、一般的なダクトレスERVと比べて約20倍、一般的なダクト式HRV/ERVと比べて約3倍の投資収益率を見込み、50年以上の使用を前提に設計されている
OpenERVの構成と現在の開発状況
- TW4分散型エネルギー回収換気装置（ERV）は、外気を室内に取り込み、汚染された空気を屋外へ排出しながら、熱エネルギーの約85〜90%を回収する
- WM12は、2つのTW4モジュールを硬質ポリプロピレンフォーム内に並べて配置し、窓に設置できるようにした構成
- 2025年6月時点でOpenERVプロジェクトは、Big Quiet Fanの量産に集中するため保留中
- プロトタイプは騒音、風量、エネルギー回収の面で良好に動作しているが、完全に仕上げる前に確定すべき詳細が残っている
騒音対策と設置オプション
- 開発の方向性は、軽量な3Dプリント製ノイズセパレーターよりも**高性能騒音アッテネーター（heavy duty attenuator）**を重視している
- このアッテネーターはより高価だが、交通騒音や外部騒音を遮断する
- 建物システム全体の観点では追加コストは非常に小さく、非常に長寿命だと説明している
- ストームバルブは基本的な必要性が低いことが確認されたが、新しい高性能騒音アッテネーターに対応させたうえで、選択式の追加機能として残す予定
- HEPAフィルターは主に夏季に、ろ過された空気で住宅を加圧するためのオプション機能として計画されている
性能と投資収益率
- 主な性能指標
- 最大速度で顕熱85%、潜熱約80%を回収
- 低速では回収率がさらに高く、温度・湿度・季節による変動は非常に小さい
- 熱回収モードの最大速度で、実際の平均正味新鮮空気流入量は60 CFM
- 騒音は低設定では実質的に聞こえず、中設定で37 dBa、最大設定でモジュールあたり約42.5 dBa
- ファンの周期的な逆回転によって生じる騒音変化は高出力では非常に小さく、中・低出力では検知されない
- 投資収益率は、長期設計、保守コスト、高いエネルギー回収性能などを合わせて、一般的なダクトレスERV比で約20倍、一般的なダクト式HRV/ERV比で約3倍と試算されている
- カナダのOttawaのような多くの地域では、太陽光パネルと比べて10倍を超えるROIだとしている
- 50年以上の使用を目標に設計・製造されており、長期的な部品調達の不安が生じないよう設計されている
制御、フィルター、気流機能
- 広く入手可能な自動車用キャビンフィルターをベースにしたHEPA H13フィルターを選択適用でき、外部プレートとフードが必要
- MQTTを使ってGoogle Home、Alexa、Home Assistantのような一般的なホームオートメーションシステムと連携できる
- WiFiとMQTTによりスマートフォンからの制御も可能
- 消費電力はモジュールあたり低設定で2W、最大出力で7W
- CO2レベルを下げ、空気中の病原体伝播を減らし、室内空気質の指標を改善するとしている
- 暴風時の空気や水の流入を防ぐストームバルブ追加機能には、外部プレートとフードが必要
- 自動風圧補正は双方向の気流を精密にバランスさせて効率を最適化し、望ましくない居住空間の加圧を防ぐ
- 交通騒音および外部騒音を低減する選択式の高性能騒音アッテネーターを提供できる
単方向モードと夏季運用
- 単方向モードは動作可能にする予定だが、まだファームウェアには追加されていない
- 夏季には熱交換器を取り外して、より高い風量とより低い騒音を得られる
- HEPAフィルターと併用すれば、ろ過された空気で住宅を加圧できる
- 他の人々が「free cooling mode」と呼ぶ方式で夜間の空気を取り入れて住宅を冷やすことはできるが、実際に十分な冷却を得るには通常、この種の装置が提供するより多くの空気量が必要
1件のコメント
Hacker Newsの意見
HRV/ERVを知らない人には、「窓を開けて新鮮な空気を取り入れ、よどんだ空気を外に出す。ただし冬は熱と湿気の大部分が残り、夏はそれらが外にとどまる窓」と説明することが多い
室内環境としては、「家の中が常に新鮮な春の日の空気の状態」と言っている
現在のERV/HRVの問題は高価なニッチ製品だという点だが、このシステムは対向流型装置ほど極端な熱回収効率ではないとしても、「完璧は善の敵」という観点から、はるかに安くなる可能性がありそうだ
MODBUS / 0-10V信号で直接制御できる、より高価なモデルで、費用の大半はダクト工事にかかった
Home Assistantに実装したアルゴリズムで暖房システムまで微調整すると、CO2は屋外比で60〜100ppmほど高いだけで、空気はきれい、温度は設定値±1°C、シャワー後の湿気排出も必要なときだけ動作する
さらに過剰なほど作り込むなら、複数のダンパーと部屋ごとのCO2/湿度フィードバックがあればよい
風量によってはERVはCA$2000以下でも入手できる
https://gasexperts.ca/product-category/air-exchangers/lifebr...
https://bphsales.ca/collections/high-quality-erv-air-exchang...
HRVのほうが安いが、湿度管理を考えると数百ドル多く払ってERVを買うほうがよい場合もある
Komfovent、SystemAirのようなブランドが200m³/hのダクト型装置を2000ユーロ程度で販売しており、室内+22°C、相対湿度20%の条件で、屋外が-23/-15/-10/-5/0/25/30/35°Cのとき、装置後段はおよそ12.9/14.5/15.5/16.5/17.5/22.6/23.6/24.6°Cになる
高いのは設置であり、このプロジェクトはその部分を変えられない
欠点は、高い効率がコアの質量に左右され、小さな空間に限定される点で、対向流型は家全体に適している
対向流型装置でよく見落とされる利点は、トイレやキッチンのように意図的に空気を抜きたい場所に排気ダクトを置き、クローゼットや地下室のように空気の動きが少ない場所に新鮮な空気を供給できる点
再生式コアERVは新鮮な空気の循環にはあまり役立たない
OpenERVという会社を作り、TW4とWM12のERV装置を設計した本人です。
サイトに書いてあるとおり、まだベータ版なので、すぐに送れる装置は多くありません。正直に言うと、より資金が付いている別プロジェクトである大型の低騒音ファンにより多くの時間を使っているため、ゆっくり進んでいます。それでもほとんどの日に少しずつ前進させており、進捗はTwitterの@open_ervとBlueskyに投稿しています。
懐疑的な人たちのために第三者による確認を共有できるよう、数人のエンジニアに装置を送りました。この装置は向流型熱交換器ではなく、再生式熱交換器です: https://en.wikipedia.org/wiki/Regenerative_heat_exchanger
この方式を好む理由は、向流型のような回収式よりも潜熱をよりよく回収できること、そしてOttawaやToronto基準の季節平均では、潜熱が空気の総エネルギーの40〜50%を占めるためです。
PassiveHaus Instituteでテストを受け、効率を疑いなく示したいと思っています。自分で行ったテスト結果には自信があります。
理論上はどんな温度差にも対応できますが、TW4とWM12は現時点ではポリマー素材なので、極端に暑い気候と直射日光の組み合わせでは信頼しにくく、そのため寒冷地に集中しています。-30°Cのような極限でも凍結しないだろうとかなり確信しており、昨年窓に設置して使った際は-25°C程度まで問題ありませんでした。
後から購入する人が設置がどんなものか分かるようにするためで、Alexという別の人が風量と効率をテストする予定なので、すでに品物は送っています。
テストと検証を進めながら、生計の足しになる仕事の合間にプリンタを動かして組み立て、生産を前倒しするつもりです。
キットはまだ後回しになっています。組み立て方法も安定化の途中で、最近は風量を約10%増やしつつ騒音をさらに減らせるフローストレートナーも新たに追加しました。
安定化、検証、生産を経たうえで、数か月以内に希望する人へ通常の形で販売できるようになればと思っています。寒い季節に間に合わず申し訳ありませんが、ERVは建物の他の部分と同じく、大局的・長期投資的な性格が強いものですし、これらの機械は高い投資収益率と長寿命を目標に作ったものです。
WM12を希望している人向けに、いくつか装置を用意する予定です。関心を示すメールは12通だけなので大きな量ではありませんが、性能と投資収益率を理解する人がいるのは励みになります。
最終価格1300 CADなら、月に数組売れるだけでも十分やっていけそうです。
射出成形や加工といった従来型の生産方法もよく理解しており、生産拡大にも前向きですが、そうした方式は魔法ではありません。助けにはなるでしょうが、価格や投資収益率を劇的に変えるものではなく、金型だけでなく再テストや再設計にも大きな投資が必要です。
設計が終わったと思ってからもあまりに多く変更してきたので、特定の方式に縛られることには非常に警戒しています。
ちょっとした参考として、わが家の古い一室用装置はファンが外側にあるため、Londonでも氷点下数度まで下がるだけで凍りつき、ひどい音を立てて止まることがあります。
OpenTRVというプロジェクトを作った立場として、名前の趣味も気に入っています。
その製品にも最小ダクト長のような満たしにくい条件があり、全体効率もそれほど良くありませんでした。結局2台を入れ、HVAC装置に新鮮空気の取り入れも付けましたが、それでもトイレや洗濯室のファンのどれかは回し続けることになります。
この分野にもっと競争が生まれることを期待しています。ハードウェアだけでなく、HVAC施工業者が空気質にあまりにも遅れているので、業界の教育と認識が高まるとよいと思います。
直感的には、再生式設計は効率50%を超えにくく、潜熱回収もより悪いように思えます。
すでに全館ERVがあっても、オープン仕上げの屋根裏には設置を検討する価値がありそうです。特に多層住宅では、全戸向けERVが自分のいる場所に十分な新鮮空気を供給してくれる保証はありません。
これを自分で作ってみたい。3Dプリンタは使えるし、Pythonも書ける。電子工学の経験もあり、寒冷な北部の気候に住んでいて、しばらくERVに注目してきたので、実質的にぴったりの対象です。
ただ、ドキュメントを読むと、DIYの手順をきちんと説明するというより、「A、B、Cが難しい」という形で自作を思いとどまらせる内容に近く見えます。
プロジェクトに貢献したいのですが、コミュニティからの貢献を増やすように構成されている感じはしません。もし自分の見方が間違っているなら、時間を提供したいです。
個人的には、オープンなプロジェクトというよりマーケティングプロジェクトに近く感じます。ERVはそもそも回収コアとブロワー／ファンで構成される非常に単純な装置で、市販品は寿命がとても長く、中には10年保証や部品供給がしっかりしているものもあります。
長期的な窓への設置はやや粗があり、ガラスは断熱面で弱いので効率も落ちる可能性が高いです。
プロジェクト自体は面白そうで、設計・製作された成果をけなしたいわけではありません。ただ読み進めると、コミュニティプロジェクトというより事業に近いことが分かります。一方で購入もできないので混乱します。
作った人がHNで、現在は3つ目のファンプロジェクトに集中していると言っていたため、このプロジェクトの今後も疑問です。
コミュニティがこのプロジェクトをフォークして、DIYしやすいものにし、継続して推進できるとよいのですが。
ファイルを見たところ、これをオープンソースと呼べるのかも分かりません。重要なファイルが見つからないか、意図的に抜けています。
本当にオープンソースなら、他の人が修正や改造をできるように、.STLだけでなくCADの元データも含めるべきです。このプロジェクトのオープンさは、実質よりマーケティングに近く見えます。
DIY資料としてはこれもブックマークしてあります: https://www.youtube.com/watch?v=wJB3dyHDa-8
多くのエネルギーを使わずに**熱保持率80〜90%**がどうやって可能なのか混乱しています。
単純に考えると、同じ量の空気が入って出ていくなら、熱交換器の平均温度は結局、外気温と室温の平均になるように思えます。外が暑い場合、入ってくる空気が外気より冷たくなる利点はありますが、2つの温度の平均より冷たくはなれず、そうなると室内の空気ほど冷たくはないので、90%の熱保持には聞こえません。
熱交換器にヒーターや冷却器が付いているのでしょうか？リンク先の動画 https://www.youtube.com/watch?v=CDCu0IbEn8Q を見ると、冷暖房に必要なエネルギーを節約すると言っているので、そうではなさそうです。ほかに賢い仕組みがあるのでしょうか？
互いに反対方向へ流れる空気の間で、連続した長さ全体にわたって熱を交換すれば改善できます。熱的につながった平行な2本の管の中を流体が反対方向に流れると考えると、各地点では依然として温度を平均化しますが、その平均温度が長さに沿って変化し、室内側では室温に、室外側では外気温に近づきます。
外が暑い場合、入ってくる空気は出ていく空気に熱を渡しながら徐々に冷え、出ていく空気は徐々に温められます。
空気の温度が金属の温度と同じになる金属格子の3区間があり、その間が熱伝導を防ぐプラスチック格子で区切られた管を思い浮かべればよいです。20°Cの暖かい側から0°Cの冷たい側へ30秒押し出し、再び反対方向へ30秒押し戻す、という具合です。
対称性により、管は受動的に暖かい側から冷たい側へ温度勾配を持つようになります。最初の区間は約15°C、2番目は10°C、3番目は5°Cになります。
各区間の温度は、前の区間から流れてきた空気温度の時間平均であり、方向が変わるため左右の区間の平均になります。
家の側から見ると、0°Cではなく15°Cに近い最初の区間でだけエネルギーを失うことになります。
ただし、市販のERVが80%超の効率を主張しているのはあまり見たことがないので、90%という測定値には懐疑的です。
凍結を避けるためにヒーターが付いたERVは見たことがあります。
動物も暖かい血液と冷たい血液を反対方向に流して熱損失を減らしています。同じ原理です: https://en.wikipedia.org/wiki/Rete_mirabile
これは本当に必要で、Home Assistantと連携して動いてほしい
Aranet 4 のBluetooth CO2センサーの値を基準に換気したい
複数台が互いに協調できるとさらに良さそうで、たとえばこのブランドがやっている方式: https://blaubergventilatoren.de/en/series/vento-expert-a50-1...
「learn more」を押してみたら実際にできる。OpenERV TW4モジュールは常にペアで動作するよう作られていて、一方が空気を吸い込むともう一方が排出し、WiFiで同期されるとのこと。吸気段階で熱い空気が壁を通って押し出され、熱損失が発生するのを防ぐために必要だというので完璧
今は壁に換気用の穴が2つあるが、風が吹くと入りすぎて室内で風を感じるし、風がないときに人が数人来ると20分でCO2が3000ppmを超える
本当に静かであってほしい。約37dBAだというが、個人的にはかなり大きいと感じる。最近交換した浴室換気扇は25dBで https://www.filterfabriek.nl/ventilatoren/badkamerventilator...、以前のものは52dBの最安品だったのでかなりうるさく、上階の寝室でも聞こえた: https://www.hornbach.nl/p/rotheigner-toilet-badkamerventilat...
それでも37dBなら速度を落とせるし、主に人が多くてすでに騒がしいときに必要になるので、それほど悪くないかもしれない
ちなみにCO2センサーは買わないほうがいい。すぐ換気オタクになり、配偶者の言い方では換気説教おじさんになる
「部屋は内部エネルギーを増やして暖まるのではなく、加熱中に体積と圧力が一定で空気が排出されるため、エントロピーが減少して暖まる」という内容がある: https://pubs.aip.org/aapt/ajp/article-abstract/79/1/74/10418...
熱力学は至るところで直感に反していて、私たちの好きな密閉された冷暖房空間も当然その範疇に入る
閉じた部屋で扇風機を回したり、冷蔵庫の扉を開けたりして冷房できるという考えには、触れたくもない
自分の構成は Komfovent HRV（MODBUS TCP）、NIBEヒートポンプ（MODBUS UDP + esphome-nibe）、Vaillantガスボイラー（eBUS-WiFi）、家中の複数のAirGradient
インターネットアクセスはすべて遮断し、Home Assistantでまとめているが、意外とうまく動いている
デシベル尺度は対数だということを覚えておく必要がある。37は52よりほぼ2桁低い
このプロジェクトでは、制作者が最も重要な部品である熱交換器を実際には共有していない
数週間前にMVHRシステムを設置したばかりで、逆流型熱交換器を調べていたところ、実際の熱交換器部品そのものは装置全体の価格の一部にすぎないという点が意外だった
ほとんどは薄いプラスチックで作られており、HXエスプレッソマシンのように熱容量に依存しない点も驚きだった
原理は単純。薄いプラスチック壁で分けられた複数の平行チャネルで、暖かい空気と冷たい空気が逆方向に流れる
互いに反対方向なので、暖かい空気が徐々に冷え、冷たい空気が徐々に暖まる間も、隔壁を挟んで常に温度差が残り、熱伝達を後押しする
軽いプラスチック壁がここでは利点になる。プラスチック自体は熱伝導性が高くないが、壁が非常に薄いので熱がよく移る
高価な材料や熱質量なしでも80〜90%の効率が可能な理由で、暖かい排気は流入する冷たい空気より少し暖かい程度で出ていき、熱の大部分を流入空気に渡す
賢い設計だ
樹脂やセラミックのような熱伝導率の高い材料で作る必要がありそう
自宅に中央ERVのZehnder ComfoAir Qを設置した
設置作業はかなり手間がかかったが、難しくはなく、基本的なDIYスキルがあれば十分可能
一番難しいのは、大きな旧式CRTテレビくらいのサイズの換気装置を置くよい場所を見つけること。そこから複数の部屋までダクトを引く必要があるが、ダクトシステム自体は設置しやすい
通常設定で毎時約20Wを使い、快適さを大きく高めてくれる。湿っているときは湿気をある程度防ぎ、乾燥しているときは水分をある程度保ち、四季を通じて新鮮な空気を供給する
蚊も防ぎ、ほこりや微粒子も一部ろ過する
小さな家でも、かけた労力に見合う価値があった
分散型装置は設置がずっと簡単だろうが、効率が低く、大きな住居にはあまり適さず、よりうるさい可能性があると思う
このトピックに関連して、このエンジニアのチャンネルもおすすめ。自動翻訳をオンにすればよい: https://www.youtube.com/watch?v=Cv0s6TgwbJg
要約すると、プッシュプル換気は設置が簡単で比較的安価だが、フィルターのホコリを再び空気中に吹き戻したり、特定の運転条件で微生物に湿った環境を提供したりするなど、衛生上の問題が起きやすい
風にも弱く、商用ベンダーが提示する数値は現実的な根拠がなさそうで、関連する試験標準に基づくデータを提供しているベンダーもなさそう
OpenERVはPassiveHaus Instituteのテストを受けると言っているが、まだ実験室での測定データはないとのこと
反事実的な直感かもしれないが、EspHomeベースの機械式窓開閉器で短時間かつ間欠的に自然換気するほうが、実際にはより効率的で、実装しやすく、保守も少なくて済むのかもしれない
ただし比較資料は知らないし、最後に探したときは、来客が窓を開けたら耐えられなさそうな扱いの難しい3Dプリントのアクチュエーターしか見当たらなかった
同じ種類の別の機械というだけではなく、熱交換器が大きく異なり、全体の設計と構造もかなり違う
北ドイツで似たような分散型の単室換気装置を使っている: https://www.bayernluft.de/de/frame.cgi?page=start
とても満足している。冬でも常に新鮮で暖かく感じる空気があり、湿度も大きく下がった
この種のERV装置には2種類ある
1つは空気通路が1つだけで、周期的に方向を切り替える方式。空気流の中の蓄熱体を使うもので、OpenERVはこれに当たる
もう1つは、給気と排気を同時に処理する別々の空気通路が2つある方式。空気は混ざらずに熱交換器を通過し、Bayernlüfterはこの方式
Bayernlüfterで唯一気に入らない点は、オープンソースではないこと。Raspberry Piまたは似たクローンで制御されているが、アクセス権がない
オランダでは、このようなシステムは新築住宅ではかなり一般的。法律で新築住宅に一定水準のエネルギー効率が求められているため
必要な効率水準を満たす別の方法もあるが、ERV装置は費用対効果が高い
個人的にもこのシステムの導入を検討中: https://www.duco.eu/uk-ie/products/mechanical-ventilation/ve...
ただしオランダの住宅はほぼすべてコンクリート造なので、既存住宅に設置するのはかなり難しい
最初は適切に調整されていなかったが、専門家が調整してからは完璧に動作し、ずっと快適な室内環境を保ってくれている
こちらで古くから信頼されているブランドはhttps://www.genvex.com/enで、うちのものはEcoventから供給された: https://ecovent.dk/?lang=en
お金を節約しようとして毎日窓を開ける方式に頼る人もいるが、最近は大半がERVを選ぶ
不思議なことに、ドイツにはERVを置くことに強く反対する人がかなりいる。個人的には新鮮な空気だけでも手放したくないし、花粉を気にしなくてよい点は追加のメリット