Small electrical dehumidifier

Deutsche Version unten.

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Total parts costs (depending on what you already have at home) will be somewhat between 10 and 25€, assuming you have the coolers. Currently they cost around 15€ on ebay.

Practical usecases:

• Learning and understanding dehumidifiers
• Dehumidifying small volumes of air (up to a couple of m³ without much air exchange) with high humidity levels

Parts required

• ESP board with 5V power input and 3V3 output. I used a D1 Mini ESP8266, others can be used with small adjustments, but dont use bigger ones, they wont fit in the case
• MOSFET (baord). I used one of these IRF520 based red aliexpress ones, but had to replace the MOSTFET with an IRLZ34N as it didn't fully turn on at 3.3V.
• Peltier element 20mm x 20mm. I use a TEC1-04901. This one should work with most USB power supplies. More powerfull ones will likely make the dehumidifier way more fun, but power supply will become more difficult
• small heatsink for cold side. I used one of an old mainboard
• Old Intel boxed cooler with Sandy-Bridge (LGA115x) compatible layout (heatsink height around 15mm)
• USB connector board. A red board with two big screw holes next to the usb port and a 2.54mm 6 pin connector row
• Some m3 heated inserts and screws m3x4 or m3x5
• heat-conducting paste
• some wires with female dupont connectors (those that are used with Breadboards) and shrink tubing
• optional: small heatsink for MOSTFET. Definitely not required for 1A peltier elements, but maybe for ones with higher power
• optional: temperature sensor for cold side heatsink. Examples: DS18B20 with screw hole (expensive, i am using this one currently, waste of money) or MF52D 10K B3590 (cheap, will need a voltage divider with a 10kΩ resistor)
• optional: environment temperature and humidity sensor: Example: DHT11 (cheaper) or DHT22 (using this one currently)

The DHT sensors are providing purely informational data. The cold side sensor is used in the defrost algorithm, but it doesn't provide much value comparted to just using fixed timers (eg 30 minutes on and then 3 minutes defrost).

If you want to use a 2A peltier element, consider using a USB PD 5V/3A power supply and a 5V USB PD trigger board.

Assembly

Electronics

See circuit diagram.

Software

Flash the ESP with the esphome config. There are numerous tutorials on the internet/on Youtube available. Some basic configurations like wifi credentials have to be adjusted.

Depending on the exact parts used you might have to modify the config a bit. I wont explain that here. If the modifications sound to complicated to you go with the exact hardware i am using, then you won't have to further modify the config. I left in some of my previous configurations as comments, like for the cheaper cold side temperature sensor.

Case

1. Insert the heated inserts.
2. Put in all the electronics in the hot side case part. The DHT sensor is placed in the little seperated part to provide some heat isolation. Note that the sensor still gets significantly warmed up. The usb connector and MOSFET board are screwd in the case. The other electronis are just “pressed in”.
3. If using a cold side temperature sensor: Feed the cable through the small hole to the cold side and drill a hole in the cold side heatsink to either put the temperature sensor with heat conductive paste in that hole (MF52D) or screw it to the heatsink (DS18B20)
4. Place the peltier element (check for hot and cold side) in the square hole
5. Assemble Hot and cold side main case, cold side fan mount and the intel boxed cooler. They are held together by the intel cooler mainboard mounts
6. apply the heat conductive paste on both sides of the peltier element
7. Screw on the cold side cooler with one of the cold side fan mounts. It is very possible that you have to design your own one to fit your heatsink. This step will also press the peltier element in its place.
8. Now assemble the covers and put in the reservoir

Results

Power conumption: With the 1A Peltier element it draws 7W in the beginning and approaches 6W after some time

Dehumidification performance: In a perfectly sealed box it can reach down to 30% relative humidity. In a box with an unsealed lid i could keep the humidity at around 40%. The environment humidity was around 70%. I estimate that it collects about 1-3 milliliters of water per day. This is at the lower end of what is, according to some googling, to be expected from a 5W peltier dehumidifier.

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Kosten: Je nach bereits vorhandenen Teilen ca 10-25€ exklusive des Intel Kühlers. Dieser kostet auf eBay aktuell etwa 15€

Anwendungsfälle:

• Lernen der Funktionsweise von elektrischen Luftentfeuchtern und warum man sich keinen Peltier-Entfeuchter kaufen sollte (ernsthaft, wenn kaufen, dann einen mit Kompressor)
• Entfeuchtung kleiner Luftmengen (bis zu ein paar m³ ohne großen Luftaustausch) mit hoher Luftfeuchtigkeit

Benötigte Teile

• ESP-Board mit 5V-Eingang und 3V3-Ausgang. Ich habe einen D1 Mini ESP8266 verwendet. Andere können mit kleinen Anpassungen verwendet werden. Größere Modelle passen aber nicht ins Gehäuse
• MOSFET-Platine. Ich habe eine dieser roten IRF520 von aliexpress verwendet, musste aber den MOSTFET durch einen IRLZ34N ersetzen, da er der originale bei 3,3V nicht voll durchshaltete
• Peltier-Element 20mm x 20mm. Ich verwende ein TEC1-04901. Dieser sollte mit den meisten USB-Netzteilen funktionieren. Mit leistungsstärkeren Elementen macht der Entfeuchter wahrscheinlich mehr Spaß, aber normale USB-Netzteile werden vermutlich nicht mehr funktionierne.
• kleiner Kühlkörper für die Cold-Site. Ich habe einen von einem alten Mainboard verwendet
• Alter Intel Boxed-Kühler mit Sandy-Bridge (LGA115x) kompatiblem Layout (Kühlkörperhöhe etwa 15mm)
• USB-Anschlussplatine. Eine rote Platine mit zwei großen Schraubenlöchern neben dem USB-Anschluss und einer 2,54mm 6-poligen Steckerleiste
• heated inserts m3 und Schrauben m3x4 oder m3x5
• Wärmeleitpaste
• Drähte mit Dupont-Buchsen (wie sie bei Breadboards verwendet werden) 
• Schrumpfschläuche

Optionale Komponenten:

• MOSTFET Kühlkörper. Definitiv nicht erforderlich für 1A Peltierelemente, aber vielleicht für Elemente mit höherer Leistungsaufnahme
• Temperatursensor für den Cold-Site Kühllörper. Beispiele: DS18B20 mit Schraubloch (teuer, ich benutze diesen derzeit) oder MF52D 10K B3590 (billig, benötigt einen Spannungsteiler bspw mit einem 10kΩ-Widerstand)
• Umgebungstemperatur- und Feuchtigkeitssensor: Beispiel: DHT11 (billiger, etwas ungenauer) oder DHT22 (nutze ich)

Die DHT-Sensoren liefern rein informative Daten. Der Sensor auf der cold-site wird für den Defrost-Algorithmus verwendet, bietet aber keinen großen Nutzen im Vergleich zur Verwendung fester Zeitgeber (z. B. 30 Minuten Einschalten und dann 3 Minuten Abtauen).

Bei Nutzung eines 2A-Peltierelements würde ich ein USB-PD 5V/3A-Netzteil und eine 5V-USB-PD-Trigger-Platine nutzen.

Zusammenbau

Elektronik

Siehe Schaltplan

Software

Zuerst muss esphome auf den ESP geflasht werden. Im Internet/auf Youtube gibt es viele Anleitungen dazu. Die config-Datei ist in diesem Projekt verfügbar. Einige grundlegende Einstellungen wie die WLAN-Zugangsdaten müssen noch angepasst werden.

Abhängig von den verwendeten Bauteilen muss die Konfiguration eventuell angepasst werden. Ich werde das hier nicht erklären. Wenn dir die Modifikationen zu kompliziert klingen, nimm genau die Hardware, die ich verwende, dann ist keine weitere Änderung der Konfiguration notwendig. Ich habe einige meiner früheren Konfigurationen als Kommentare belassen, z.B. für den billigeren Temperatursensor der cold-site.

Gehäuse

1. heated inserts einsetzen.
2. Die gesamte Elektronik in den Gehäuseteil der hot-side einbauen. Der DHT-Sensor wird in dem kleinen separaten Teil untergebracht, um eine gewisse Wärmeisolierung zu gewährleisten (Es findet trotzdem eine Erwärmung um mehrere Grad statt). Der USB-Anschluss und die MOSFET-Platine werden im Gehäuse verschraubt. Die anderen Elektronik sind einfach riengestopft.
3. Wenn der cold-site Temperaturesensor verbaut wird: Das Kabel durch das kleine Loch zur kalten Seite füren und ein Loch in den Kühlkörper der cold site bohren, um den Temperatursensor entweder mit Wärmeleitpaste in dieses Loch zu stecken (MF52D) oder ihn an den Kühlkörper zu schrauben (DS18B20)
4. Das Peltierelement (heiße und kalte Seite vorher prüfen!) in das quadratische Loch legen
5. Die beiden Hauptteile des Gehäuses, die Lüfterhalterung und den Intel Boxed Kühler montieren. Die Teile werden durch die Mainboard-Halterungen des Intel-Kühlers zusammengehalten.
6. Wärmeleitpaste auf beide Seiten des Peltier-Elements auftragen
7. Kühler auf der cold-site mit einer der Lüfterhalterungen festschrauben. Es ist durchaus möglich, dass hier eine eigene Halterung entworfen werden muss. In diesem Schritt wird auch das Peltierelement an seinen Platz gepresst.
8. Gehäuse-Deckel montieren und Wasserbehälter einsetzen

Ergebnisse

Leistungsaufnahme: Anfangs 7 Watt, nachdem sich die kalte Seite abgekühlt hat noch ca 6 Watt.

Entfeuchtungsleistung: In einer perfekt verschlossenen Umgebung kann die Feuchtungkeit auf ca 30% reduziert werden. In einer nicht Luftdichten Box konnte ich ca 40% halten. Die Umgebung hatte eine Feuchtigkeit von ca 70%. Pro Tag wurden etwa 1-3 Milliliter Wasser aufgefangen. Dies entspricht etwa dem unteren Ende von dem, was von einem 5 Watt Peltier Element zu erwarten ist (laut Google).