Das Abington Institute ist seit seiner Eröffnung im Jahr 1909 ein zentraler Treffpunkt für das Dorf. Nun, im Jahr 2017, war es an der Zeit, den alten Heizkessel zu ersetzen und eine intelligente Heizungsanlage einzubauen. Heizung Steuerungssystem, das es ermöglicht, dass das Dorfgemeinschaftshaus komfortabel ist, aber gleichzeitig Energie und Geld spart.
„Wir brauchten ein verbessertes, energieeffizientes Heizsystem, damit das Institut unsere Dorfbewohner versorgen und gleichzeitig Geld sparen kann.“... Managementkomitee |  |
Einleitung – Warum haben wir das Heizungsregelungssystem gebaut?
Das Managementkomitee des Abington Institute hat sich eingehend mit Alternativen zu fossil befeuerten Heizkesseln für die Beheizung des Instituts befasst. Es gibt eine Vielzahl von Optionen, die alle mit unterschiedlichen Kompromissen, Kosten, Amortisationsplänen, Platzbedarf usw. verbunden sind. Hinzu kommt, dass die Regierung die Amortisationspläne schneller ändert, als das Managementkomitee Angebote einholen, prüfen, darauf reagieren und sie umsetzen kann. Daher schien es unmöglich, die richtige Lösung zu finden.
Interessanterweise ergab eine von uns in Auftrag gegebene unabhängige Umfrage, dass wir eher Geld sparen (und umweltfreundlicher handeln) würden, indem wir Die Wärme wurde nicht verschwendet, unabhängig davon, wie sie erzeugt wurde.So wurde der alte, überkomplizierte und störanfällige Heizkessel (den niemand reparieren konnte) durch einen physisch kleineren mit der gleichen Heizleistung ersetzt, der von einem bekannten Heizkesselhersteller stammt, für den kompetente Servicetechniker im Umkreis von 5 Meilen leicht zu finden sind.
Der alte Heizkessel hatte einen cleveren (wenn auch ineffizienten) Trick: Er schaltete sich bei Kälte ein, und die Thermostate in den einzelnen Räumen regelten dann die Raumtemperatur. Der neue Heizkessel hat nur einen einzigen (Innen-)Thermostat und kann daher nicht genau wissen, wann er das ganze Gebäude heizen soll. Deshalb läuft der Heizkessel nicht nur öfter als nötig, sondern die Bewohner kommen auch in kalte Räume, weil die Thermostate (üblicherweise aus Kostengründen) heruntergedreht wurden. Und manchmal, als ob das nicht schon genug wäre, bringt es nichts, die Thermostate höher zu stellen, weil der Heizkessel bereits ausgeschaltet ist, da er die Zieltemperatur des einzelnen Raumthermostats erreicht hat.
Um dies zu überwinden Hausautomation
Es wurde ein System entwickelt und installiert, das die Solltemperatur jedes einzelnen Heizkörperthermostats per Funksteuerung regeln kann. Eine zentrale Steuereinheit lädt die erwartete Gebäudebelegungsmatrix von der Website des Instituts herunter und schaltet die Heizkörper vor Beginn der jeweiligen Belegungszeiten auf die gewünschte Temperatur für die jeweilige Personengruppe ein und senkt die Temperatur wieder ab, wenn die Belegung endet.„Wir heizen daher nur die Räume, die es benötigen, und das so kurz wie möglich. So erzielen wir höchsten Komfort bei minimalen Energiekosten und geringstem menschlichen Aufwand.“"
Merkmale und Vorteile
| Besonderheit | Nutzen |
|---|---|
| Stellt die Zimmertemperatur für die gebuchte Gruppe korrekt ein. | Die Gruppe trifft ein und findet die Zimmer bezugsfertig vor. |
| Setzt Räume auf Hintergrundtemperatur, wenn sie leer sind | Das Institut verschwendet kein Geld für die Beheizung leerer Räume. |
| Läuft ohne Eingriff (aus Buchungen) | Niemand muss frühzeitig kommen, um die Heizkörper einzuschalten. |
| Ermöglicht die manuelle Steuerung über den Wandthermostat. | Ermöglicht es Gruppen, die Temperatur anzupassen. |
| Für jede Gruppe/jeden Raum werden unterschiedliche Temperaturen eingestellt. | Um den unterschiedlichen Aktivitäten pro Raum für jede Gruppe gerecht zu werden. |
| Kennt die Aufheizgeschwindigkeit für jeden Raum | Die Heizung kann genau rechtzeitig für einen Raum eingeschaltet werden. |
| Kann über eine Webseite oder eine Telefon-App gesteuert werden. | Etwaige spätere Änderungen können aus der Ferne verwaltet werden. |
| Weiß, dass Teile des Gebäudes Gemeinschaftsräume sind. | Kann auch dafür sorgen, dass Foyer usw. bei Bedarf beheizt werden. |
Verwendete Ausrüstung
| Ausrüstungsgegenstand | Menge |
|---|---|
| 1 | |
| Raspberry Pi v3 | 1 |
| Qubino | 1 |
| 2 | |
| Komet | 2 |
| 6 | |
| Danfoss | 4 |
| Verschiedene elektrische Bauteile von MK Grid: Taster, Kontrollleuchten, Sicherungen | - |
Gesamtkosten Die Hardware für ein Gebäude beträchtlicher Größe mit vier Hauptwohnräumen (plus weiteren, weniger genutzten Räumen) kostete weniger als 1000 £, die wir voraussichtlich innerhalb weniger Jahre durch die Reduzierung unserer Heizölkosten von 3000 £ pro Jahr wieder einspielen werden. Es war deutlich weniger aufwendig und kostengünstiger als die komplette Neuverrohrung des Gebäudes, um die eine Heizzone (nur ein Vor- und Rücklauf für alle Heizkörper und Wärmetauscher) auf sechs Zonen umzustellen.
Die gesamte Ausrüstung hat einwandfrei funktioniert, aber ich werde einen besseren Überblick darüber geben können, sobald sie wieder in das stabile System, das wir jetzt haben, integriert ist.
Die beiden
Das Qubino-Gerät steuert das Heizungsventil der Zentralheizungsanlage, da es über potentialfreie Kontakte verfügt, die es uns ermöglichen, die Zufuhr vom bestehenden Heizungsregler (der nun auf 24/7 eingeschaltet ist) zu unterbrechen. Dies war dem Ausbau des bestehenden Reglers vorzuziehen, da dieser auch die Warmwasserbereitung steuert, die wir nicht ändern mussten, und im Falle eines Problems mit dem neuen System auf das alte System zurückgreifen kann.
Die elektrischen Bauteile dienten dazu, eine ordnungsgemäße Verkabelung im
Verwendete Software
Wir haben uns für ein RaspBerry Pi (v3) Board entschieden, auf dem eine Software läuft, mit der wir genau das programmieren können, was wir brauchen.
- Domoticz-Automatisierungsserver für Linux auf dem Raspberry Pi
- Ein benutzerdefiniertes Python-Skript um mit den Belegungsdaten der Buchungswebsite des Instituts zu interagieren BkinTRVCtrl.py
- Eine PHP-Seite auf der Buchungswebsite Erstellung eines 7-Tage-Rollplans mit Belegungsdaten im JSON-Format
Domoticz und BkinTRVCtrl.py werden beide beim Systemstart gestartet.
Dynamisches DNS
Wir verwenden auch freedns.afraid.org Um auf Domoticz und per SSH auf den Raspberry Pi zugreifen zu können, benötigen wir einen Domainnamen, da unser Internetanbieter BT keine statischen IP-Adressen vergibt. Da die IP-Adressprüfung für die Domain jedoch alle fünf Minuten durchgeführt wird, kommt es äußerst selten vor, dass keine sofortige Verbindung hergestellt wird.
Schematische Darstellung des Buchungssystems und der Heizungssteuerung
Das Online-Buchungssystem, entwickelt in PHP und MySQL, existierte bereits und wickelte Buchungen und Rechnungsstellung für das Abington Institute ab. Es stellte den Buchungsplan für die nächsten sieben Tage als JSON-Datei bereit, die täglich von einem Python-Programm auf dem Raspberry Pi des Instituts abgerufen wurde.
Abbildung 1Abington Heizungssteuerungsschema.
Auf dem Pi läuft außerdem Domoticz, das eine detaillierte Benutzeroberfläche (per App oder Webseite) für alle Funktionen bietet.
Um Domoticz usw. externen Internetzugriff zu ermöglichen, verwenden wir freedns.afraid.org um auf den Pi zugreifen zu können xxx.xxx.orgDie
Domoticz ermöglicht die Konfiguration und Steuerung aller Aspekte des Systems und bietet alles, was zum Einrichten, Steuern und Überwachen des Status aller Geräte benötigt wird, einschließlich Thermostatventile, Wandthermostate und Schalter zur Steuerung der lüfterbetriebenen Wärmetauscher in der Haupthalle und des Heizkessels.
Hier ist ein Dashboard mit einigen wichtigen Werten für den Entwickler/Installateur:
Abbildung 2Domoticz-Softwareschnittstelle.
Es ermöglicht außerdem die Anzeige eines Grundrisses mit beliebig vielen wichtigen Details. Auch dies nutzen wir, um uns bei Bedarf einen detaillierten Überblick über die Geschehnisse zu verschaffen, was sich während der Entwicklung des Python-Programms als sehr hilfreich erwiesen hat.
Abbildung 3Domoticz-Grundriss.
Im Grundriss sind alle Geräte dargestellt. Wenn wir das Bild für die Danfoss-Wandthermostate ändern könnten, würden diese sich besser von den anderen unterscheiden.
Abbildung 4Domoticz-Heizdiagramm.
Domoticz ist auch sehr nützlich, um die Aufheizgeschwindigkeit jedes Raumes zu ermitteln. Diese Daten sind unerlässlich, um den optimalen Zeitpunkt für den Heizbeginn zu berechnen. Manche Räume sind recht groß und benötigen einige Zeit, um die gewünschte Temperatur zu erreichen. Ein nächster Schritt für das Python-Programm wäre natürlich, die Aufheizgeschwindigkeit selbst zu erfassen, um zu lernen, wie sie sich in Abhängigkeit von der Ausgangstemperatur verändert. Dies wird jedoch in einer späteren Version umgesetzt.
Letztendlich werden wir wahrscheinlich einfach Domoticz verwenden, um die Temperatur und die Sollwerte der Danfoss-Wandthermostate in den vier Haupträumen anzuzeigen.
Domoticz ermöglicht zudem sehr praktisch den Zugriff auf die unterste Ebene von
Abbildung 5: OpenZWave-Gerätesteuerung.
Hier sehen Sie, dass wir die maximale Temperatur, die Nutzer anfordern können, auf 22 °C begrenzt haben, um ungeduldige Nutzer zu enttäuschen, die glauben, je höher die gewünschte Temperatur, desto schneller heizt sich der Raum auf. Ich vermute, das stammt aus Jahrtausenden der Holzverbrennung: Je mehr Holz man nachlegt, desto schneller wird es warm, und es wird wohl mindestens eine Generation dauern, bis wir diese Eigenschaft wieder loswerden.
Einfache Webschnittstelle
Obwohl Domoticz alles bietet, was man sich als Entwickler wünschen könnte, benötigten wir eine besonders übersichtliche und einfache Benutzeroberfläche, die Folgendes anzeigt:
- Die aktuelle Zeit
- Die Zimmer
- Von wem sie besetzt sind, falls überhaupt jemand
- Die Belegungszeiten dieses Benutzers in diesem Raum
- Bevorstehende Buchungen
- Die tatsächliche Temperatur jedes Zimmers
- Die gewünschte Temperatur für jeden Raum
- Batteriestatus
- Ob der Heizkessel ein- oder ausgeschaltet ist
Dies wird die einfachste Überwachungsschnittstelle für unsere Gruppe von ehrenamtlichen Administratoren sein.
Abbildung 6: Hauptschnittstelle für Webheizung.
Sollte der Administrator die gewünschte Temperatur in einem Raum ändern wollen, ermöglicht ein Klick auf die gewünschte Temperatur die Eingabe eines neuen Wertes:
Abbildung 7: Webinterface für individuelle Heizkörper.
Wird die aktuelle Temperatur rot angezeigt, liegt sie noch unter der gewünschten Temperatur; ist sie grün, ist die gewünschte Temperatur erreicht. Im Hauptbild oben ist zu sehen, dass die Haupthalle noch aufheizt und theoretisch bis zum Treffen des Fraueninstituts um 19:00 Uhr (eine Stunde und 45 Minuten später) 21 °C erreichen wird. Das Foyer, ein Gemeinschaftsbereich des Gebäudes, hat die gewünschte Temperatur bereits erreicht, da es zuvor als Café genutzt wurde. Die Seite wurde mit AngularJS erstellt und verwendet JSON-Feeds und HTTP-Anfragen.
Zusammenfassung
Nach Prüfung aller verfügbaren Systeme, von handelsüblichen Thermostatventil-Steuerungssystemen, die leider keine Daten von anderen Systemen aufnehmen können, bis hin zu netzbetriebenen Thermostatventilen, die von mehreren PiZeros gesteuert werden, haben wir uns für folgendes entschieden:
Wir haben das System entwickelt und es funktioniert. Gruppen, die das Institut nutzen, waren begeistert, dass alles schon morgens früh warm war. Wir haben ein einfaches Überwachungs- und Steuerungssystem eingerichtet, das bei Störungen oder niedrigem Batteriestand eine E-Mail versendet. Nie wieder sollte die Heizung drei Tage lang unbemerkt laufen.
In fünf Jahren werden solche Dinge die Norm sein, aber ich möchte die Verwalter älterer öffentlicher Gebäude mit einfachen Heizsystemen dazu ermutigen, sich mit dem Gedanken auseinanderzusetzen, dass solche Systeme mit bemerkenswerter Leichtigkeit und praktisch ohne Beeinträchtigung modernisiert werden können.
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