Abington Instituttet har været et centralt mødested for landsbyen siden åbningen i 1909. Nu, i 2017, var tiden kommet til at udskifte den gamle varmekedel og tilføje en intelligent opvarmning styresystem, der gør det muligt at have et komfortabelt forsamlingshus, men samtidig spare energi og penge.
"Vi havde brug for et forbedret, energieffektivt varmesystem for at instituttet kunne betjene vores landsbyboere og spare penge."... Ledelseskomité |  |
Introduktion – hvorfor byggede vi varmestyringssystemet?
Abington Instituttets bestyrelse brugte en del tid på at undersøge alternativer til fossilfyrede kedler til opvarmning af instituttet. Der er et væld af muligheder, alle med forskellige kompromiser, omkostninger, potentielle tilbagebetalingsordninger, behov for plads/jord osv. Læg dertil, at regeringen ændrer tilbagebetalingsordningerne hurtigere, end bestyrelsen kan indhente tilbud, gennemgå, reagere og implementere, og det virkede umuligt at finde den rigtige løsning.
Interessant nok var vi i en uafhængig undersøgelse, vi anmodede om, mere tilbøjelige til at spare penge (og være grønne) ved at spildte ikke varme, men den blev genereret, så den gamle, overkomplicerede, problematiske kedel (som ingen kunne reparere) blev udskiftet med en fysisk mindre en med samme varmekapacitet, fremstillet af en velkendt kedelproducent, hvor kompetente serviceteknikere let kan findes inden for 8 km.
Den gamle kedel havde et smart (omend ineffektivt) trick; den tændte, hvis vejret udenfor blev koldt, og så styrede radiatorstatistik i hvert rum rumtemperaturen. Den nye kedel har kun ÉN (indendørs) termostat og kan derfor ikke rigtig vide, hvornår den skal varme hele bygningen op. Derfor, udover at kedlen var tændt mere end nødvendigt, ankom brugerne til kolde rum, fordi radiatorstatistik var blevet skruet ned (som det er reglen, for at spare penge), og nogle gange, for at gøre det endnu værre, havde det ingen effekt at skrue op for radiatorstatistik, fordi kedlen ville være slukket, efter at have nået den ønskede temperatur, hvor den enkelte rumtermostat var.
For at overvinde dette hjemmeautomation
Der er udviklet og installeret et system, der kan styre sætpunktstemperaturen for hver radiatorstat individuelt via radiostyring, og en central styreenhed downloader den forventede bygningsbelægningsmatrix fra instituttets hjemmeside og tænder radiatorerne til den ønskede temperatur for beboelsesgruppen forud for hvert rums belægningsperioder og skruer ned for temperaturen, når belægningen ophører."Derfor opvarmer vi kun de rum, der kræver det, og i kortest mulig tid. Vi leverer den bedste komfort til den laveste energipris med mindst mulig menneskelig indsats.""
Funktioner og fordele
| Funktion | Fordel |
|---|---|
| Indstiller rum til korrekt temperatur for booket gruppe | Gruppen ankommer og finder værelse(r) klar til brug |
| Indstiller rum til baggrundstemperatur, når de er tomme | Instituttet spilder ikke penge på at opvarme tomme rum |
| Kører uden indgriben (fra bookinger) | Ingen behøver at gå tidligt ind for at tænde radiatorerne |
| Tillader manuel indgriben via vægtermostat | Giver grupper mulighed for at justere temperaturen |
| Der er indstillet forskellige temperaturer for hver gruppe/rum | For at tilpasse forskellige aktiviteter pr. rum til hver gruppe |
| Kender opvarmningshastigheden for hvert rum | Kan tænde for varmen lige i tide til et værelse |
| Kan styres via en hjemmeside eller telefonapp | Eventuelle sene ændringer kan administreres eksternt |
| Ved at dele af bygningen er fælles | Kan også sørge for opvarmning af foyer osv. efter behov |
Brugt udstyr
| Udstyrsartikel | Mængde |
|---|---|
| 1 | |
| Raspberry Pi v3 | 1 |
| Qubino | 1 |
| 2 | |
| Komet | 2 |
| 6 | |
| Danfoss | 4 |
| Assorterede MK Grid elektriske bits: momentane afbrydere, indikatorer, sikringer | - |
Samlede omkostninger Udgifterne til hardware til en bygning af betydelig størrelse med fire hovedrum (plus andre mindre brugte rum) var mindre end £1000, hvilket vi forventer at tjene ind igen inden for et par år ved at reducere vores udgifter til fyringsolie på £3.000 om året. Det var enormt mindre forstyrrende og billigere end at udskifte VVS-installationerne i bygningen for at ændre den enkelte varmezone (kun ét fremløb/retur, der forsyner alle radiatorer og varmevekslere) til i stedet at have 6 zoner.
Alt udstyret har fungeret fejlfrit, men jeg vil kunne give et bedre overblik over dem, når de er genindarbejdet i det stabile system, vi har nu.
De to
Qubinoen bruges til at styre centralvarmeventilen på varmesystemet, fordi den har potentialfri kontakter, der giver os mulighed for at afbryde forsyningen fra den eksisterende varme-/varmestyring (som nu er indstillet til ON 24/7). Dette var at foretrække frem for at fjerne den eksisterende styring, fordi den også styrer varmtvandsforsyningen, hvilket vi ikke behøvede at ændre, og den giver mulighed for at skifte til det gamle system, hvis vi skulle få et problem med det nye system.
De elektriske dele skulle sørge for, at ledningerne blev korrekt forbundet i
Brugt software
Vi besluttede at bruge et RaspBerry Pi (v3)-kort med software, der gjorde det muligt for os at programmere præcis det, vi havde brug for.
- Domoticz Automation Server til Linux på Raspberry Pi
- Et brugerdefineret Python-script at forbinde sig med belægningsdataene fra instituttets bookingwebsted kaldet BkinTRVCtrl.py
- En PHP-side på bookinghjemmesiden at producere en 7-dages rullende tidsplan for belægningsdata som JSON
Domoticz og BkinTRVCtrl.py begge startes ved opstart.
Dynamisk DNS
Vi bruger også freedns.afraid.org at kunne tilgå Domoticz på, og SSH til, Pi'en ved hjælp af et domænenavn, fordi BT er vores internetudbyder og ikke leverer statiske IP-adresser. Men da IP-adressekontrollen for domænet kører hvert 5. minut, er det meget sjældent, at man ikke opretter en øjeblikkelig forbindelse.
Oversigtsdiagram over bookingsystem og varmestyring
Online bookingsystemet eksisterede allerede, bygget i PHP og MySQL, og håndterer bookinger og fakturering for Abington Instituttet. Det tilbyder den næste 7 dages bookingplan som en JSON-fil, der indsamles hver dag af Python-programmet, der kører på den RaspBerry Pi, der er placeret på instituttet.
Figur 1Abington varmestyringsdiagram.
Pi'en kører også Domoticz, som giver en detaljeret brugerflade (via app eller webside) til alle
For at tillade ekstern internetadgang til Domoticz osv. bruger vi freedns.afraid.org for at kunne få adgang til Pi'en xxx.xxx.org.
Domoticz muliggør konfiguration og kontrol af alle aspekter af systemet og leverer alt, hvad der er nødvendigt for at opsætte, styre og overvåge status for alle enheder, herunder TRV'er, vægtermostater og kontakter til at styre de ventilatordrevne varmevekslere i hovedhallen og kedlen.
Her er et dashboard med nogle afgørende værdier for udvikleren/installatøren:
Figur 2Domoticz-softwaregrænseflade.
Det giver også mulighed for at vise en plantegning med så mange eller få nøgledetaljer, som du ønsker. Igen bruger vi dette til at få et detaljeret overblik over, hvad der sker, hvis vi har brug for det, hvilket har været meget nyttigt under udviklingen af Python-programmet.
Figur 3Domoticz plantegning.
På plantegningen viser vi alle enheder. Hvis vi kunne ændre billedet, der bruges til Danfoss-vægtermostaterne, ville det skelne dem fra de
Figur 4Domoticz varmegraf.
Domoticz er også meget nyttigt til at vurdere opvarmningshastigheden for hvert rum, hvilket er vigtige data for at kunne beregne tidspunktet for opvarmning af rummet. Nogle af rummene er ret store og tager et stykke tid at nå temperaturen. Et næste skridt for Python-programmet er selvfølgelig at registrere opvarmningshastigheden for sig selv, så det kan lære, hvordan den varierer afhængigt af starttemperaturen, men det er til en fremtidig iteration.
I sidste ende vil vi sandsynligvis bare bruge Domoticz til at vise temperaturen og sætpunkterne for Danfoss-vægtermostaterne i de fire hovedrum og
Domoticz giver også meget praktisk adgang til det nederste niveau af
Figur 5Openzwave-enhedskontrol.
Her kan du se, at vi har sat den maksimale temperatur, som brugerne kan anmode om, til en grænse på 22°C for at imødegå utålmodige brugere, der tror, at jo højere temperatur man anmoder om, desto hurtigere varmes rummet op. Jeg gætter på, at det kommer af årtusinders afbrænding af træ; jo mere man brænder på, desto hurtigere bliver det varmt, og det vil tage mindst en generation at fjerne den egenskab fra vores befolkning.
Simpel webgrænseflade
Men selvom Domoticz tilbyder alt, hvad man som udvikler kunne ønske sig, følte vi, at vi havde brug for en ultraklar og enkel brugerflade, der viser:
- Det aktuelle tidspunkt
- Værelserne
- Hvem de er besat af, hvis nogen
- Brugerens opholdstid i det rum
- Kommende bookinger
- Den faktiske temperatur i hvert rum
- Den ønskede temperatur for hvert rum
- Batteristatus
- Om kedlen er tændt eller slukket
Dette vil være den nemmeste overvågningsgrænseflade for vores gruppe af frivillige administratorer.
Figur 6Hovedgrænseflade til webopvarmning.
Hvis administratoren føler behov for at ændre den ønskede temperatur i et rum, kan en ny værdi indtastes ved at klikke på den ønskede temperatur:
Figur 7Webgrænseflade til individuel radiator.
Hvis den faktiske temperatur vises med rødt, er den stadig under den ønskede temperatur; hvis den er grøn, er temperaturen nået. På hovedbilledet ovenfor kan du se, at hovedsalen stadig er på vej op og teoretisk set når 21°C, når WI mødes, en time og tre kvarter senere klokken 19:00. Foyeren, et fællesområde i bygningen, har allerede nået temperaturen, fordi det blev brugt tidligere på dagen til caféen. Siden er bygget i AngularJS og kører ved hjælp af JSON-feeds og http-anmodninger.
Oversigt
Så efter at have overvejet alle tilgængelige systemer, fra standard TRV-styringssystemer, der desværre ikke har nogen mulighed for at indtage data fra andre systemer, til netdrevne TRV'er, der styres af flere PiZeros, besluttede vi at gå med
Vi har bygget systemet, og det virker. Grupper, der bruger instituttet, har udbrudt i undren over at finde alt varmt for dem, selv det første om morgenen. Vi har et simpelt overvågnings- og kontrolsystem på plads, og det sender en e-mail til folk, når noget går galt, eller batterierne er ved at være lave. Aldrig mere bør varmen stå tændt i et rum i tre dage, før nogen opdager det.
Om 5 år vil sådanne ting være normen, men jeg vil opfordre administratorer af ældre offentlige bygninger med simple varmesystemer til at omfavne ideen om, at sådanne systemer kan opgraderes til at være mere intelligente med bemærkelsesværdig lethed og praktisk talt ingen afbrydelser.
Vesternet Casestudier
Læs alle vores casestudier fra virkelige brugere Her
