El Instituto Abington ha sido un punto de encuentro clave para el pueblo desde su inauguración en 1909. Ahora, en 2017, llegó el momento de sustituir la antigua caldera de calefacción e instalar un sistema inteligente. calefacción Sistema de control para que el salón del pueblo sea confortable a la vez que ahorra energía y dinero.
"Necesitábamos un sistema de calefacción mejorado y energéticamente eficiente para que el Instituto pudiera prestar servicio a nuestros aldeanos y ahorrar dinero."... Comité de Gestión |  |
Introducción: ¿Por qué construimos el sistema de control de calefacción?
El Comité de Gestión del Instituto Abington dedicó bastante tiempo a investigar alternativas a las calderas de combustibles fósiles para la calefacción del Instituto. Existen multitud de opciones, cada una con sus propias limitaciones: costes, planes de amortización, necesidades de espacio/terreno, etc. Si a esto se le suma que el gobierno modifica los planes de amortización con mayor rapidez de la que el comité puede obtener presupuestos, revisarlos, responder e implementarlos, parecía imposible encontrar la solución adecuada.
Curiosamente, en una encuesta independiente que solicitamos, teníamos más probabilidades de ahorrar dinero (y ser ecológicos) al Sin desperdiciar calor, independientemente de cómo se generaraAsí pues, la vieja caldera, demasiado complicada y problemática (que nadie podía arreglar), fue sustituida por una físicamente más pequeña con la misma capacidad de calefacción, fabricada por un conocido fabricante de calderas para el que se pueden encontrar fácilmente técnicos de servicio competentes en un radio de 8 kilómetros.
La antigua caldera tenía un truco ingenioso (aunque ineficiente): se encendía cuando hacía frío afuera y los termostatos de los radiadores de cada habitación controlaban la temperatura. La nueva caldera solo tiene un termostato (interior), por lo que no puede saber con precisión cuándo calentar todo el edificio. Por lo tanto, además de que la caldera funciona más de lo necesario, los usuarios se encontraban con habitaciones frías porque los termostatos de los radiadores estaban bajados (como suele hacerse para ahorrar dinero) y, a veces, para colmo, subir la temperatura de los radiadores no tenía ningún efecto porque la caldera ya estaba apagada, habiendo alcanzado la temperatura objetivo indicada por el termostato de cada habitación.
Para superar esto automatización del hogar
Se ha desarrollado e instalado un sistema que permite controlar individualmente, mediante control por radio, la temperatura de consigna de cada termostato del radiador. Un controlador central descarga la matriz de ocupación prevista del edificio desde la página web del Instituto y enciende los radiadores a la temperatura deseada para el grupo ocupante, antes de los periodos de ocupación de cada habitación, y baja la temperatura cuando finaliza la ocupación.De este modo, solo calentamos las habitaciones que lo requieren y durante el menor tiempo posible. Ofrecemos el máximo confort con el menor coste energético y la mínima intervención humana."
Características y beneficios
| Característica | Beneficio |
|---|---|
| Ajusta la temperatura de las habitaciones a la correcta para el grupo reservado. | El grupo llega y encuentra la(s) habitación(es) lista(s) para usar. |
| Configura las habitaciones a la temperatura ambiente cuando están vacías | El instituto no malgasta dinero calentando habitaciones vacías. |
| Funciona sin intervención (desde las reservas) | Nadie tiene que llegar temprano para encender los radiadores. |
| Permite la intervención manual mediante termostato de pared. | Permite a los grupos ajustar la temperatura |
| Se configuran temperaturas diferentes para cada grupo/habitación. | Para adaptarlo a las diferentes actividades por sala para cada grupo |
| Conoce la velocidad de calentamiento de cada habitación. | Puede encender la calefacción justo a tiempo para una habitación. |
| Se puede controlar mediante una página web o una aplicación móvil. | Cualquier cambio de última hora puede gestionarse de forma remota. |
| Sabe que algunas partes del edificio son comunitarias. | También puede garantizar que el vestíbulo, etc., se caliente cuando sea necesario. |
Equipo utilizado
| elemento de equipo | Cantidad |
|---|---|
| 1 | |
| Raspberry Pi v3 | 1 |
| Qubino | 1 |
| 2 | |
| Cometa | 2 |
| 6 | |
| Danfoss | 4 |
| Variedad de componentes eléctricos MK Grid: interruptores momentáneos, indicadores, fusibles | - |
Costo total El coste del sistema de calefacción para un edificio de considerables dimensiones con cuatro habitaciones principales (además de otras menos utilizadas) fue inferior a 1000 £, cantidad que esperamos recuperar en un par de años gracias a la reducción de nuestro gasto anual de 3000 £ en gasóleo de calefacción. Resultó mucho menos engorroso y económico que modificar la fontanería del edificio para convertir la única zona de calefacción (un solo conducto de ida y retorno que alimenta todos los radiadores e intercambiadores de calor) en seis zonas.
Todos los equipos han funcionado a la perfección, pero podré ofrecer una opinión más completa sobre ellos una vez que se hayan reintegrado al sistema estable que tenemos ahora.
Los dos
El Qubino se utiliza para controlar la válvula de la calefacción central, ya que cuenta con contactos libres de tensión que permiten interrumpir la alimentación del controlador de calefacción existente (actualmente configurado para funcionar las 24 horas). Esta opción fue preferible a la sustitución del controlador existente, puesto que este también controla el agua caliente, la cual no era necesario modificar, y además permite volver al sistema anterior en caso de que surja algún problema con el nuevo.
Los componentes eléctricos debían utilizarse para realizar un cableado adecuado en el
Software utilizado
Decidimos utilizar una placa RaspBerry Pi (v3) con software que nos permitiera programar exactamente lo que necesitábamos.
- Servidor de automatización Domoticz para Linux en la Raspberry Pi
- Un script personalizado de Python para interactuar con los datos de ocupación del sitio web de reservas del instituto llamado BkinTRVCtrl.py
- Una página PHP en el sitio web de reservas para generar un calendario móvil de 7 días con datos de ocupación en formato JSON
Domoticz y BkinTRVCtrl.py Ambos se inician al arrancar el sistema.
DNS dinámico
También utilizamos freedns.afraid.org Para poder acceder a Domoticz y conectarme por SSH a la Raspberry Pi usando un nombre de dominio, necesitamos que BT, nuestro proveedor de internet, no nos proporcione direcciones IP estáticas. Sin embargo, gracias a la comprobación de la dirección IP del dominio cada 5 minutos, es muy raro que no se establezca la conexión de inmediato.
Esquema general del sistema de reservas y control de calefacción
El sistema de reservas en línea ya existía, desarrollado en PHP y MySQL, y gestiona las reservas y la facturación del Instituto Abington. Ofrece el calendario de reservas de los próximos 7 días en un archivo JSON, que se recopila diariamente mediante un programa en Python que se ejecuta en la Raspberry Pi del Instituto.
Figura 1Esquema del control de calefacción de Abington.
La Raspberry Pi también ejecuta Domoticz, que proporciona una interfaz detallada (a través de una aplicación o página web) para todas las funciones.
Para permitir el acceso externo a internet a Domoticz, etc., estamos utilizando freedns.afraid.org para poder acceder a la Pi en xxx.xxx.org.
Domoticz permite la configuración y el control de todos los aspectos del sistema y proporciona todo lo necesario para configurar, controlar y supervisar el estado de todos los dispositivos, que incluyen válvulas termostáticas, termostatos de pared e interruptores para controlar los intercambiadores de calor accionados por ventilador en el salón principal y la caldera.
Aquí tenéis un panel con algunos valores cruciales para el desarrollador/instalador:
Figura 2Interfaz del software Domoticz.
También permite visualizar un plano con tantos o tan pocos detalles clave como se desee. De nuevo, lo usamos para obtener una vista detallada de lo que sucede cuando lo necesitamos, lo cual ha sido muy útil durante el desarrollo del programa en Python.
Figura 3Plano de planta de Domoticz.
En el plano mostramos todos los dispositivos. Si pudiéramos cambiar la imagen utilizada para los termostatos de pared Danfoss, se distinguirían de los demás.
Figura 4Gráfico de calefacción Domoticz.
Domoticz también resulta muy útil para evaluar la velocidad de calentamiento de cada habitación, un dato fundamental para calcular el momento óptimo para comenzar a calentarla. Algunas habitaciones son bastante grandes y tardan bastante en alcanzar la temperatura deseada. Por supuesto, el siguiente paso para el programa en Python es registrar su propia velocidad de calentamiento para aprender cómo varía en función de la temperatura inicial, pero eso se abordará en una versión futura.
En última instancia, probablemente solo utilizaremos Domoticz para mostrar la temperatura y los puntos de ajuste de los termostatos de pared Danfoss en las cuatro habitaciones principales y la
Además, y de forma muy útil, Domoticz permite el acceso al nivel inferior de
Figura 5Control de dispositivos Openzwave.
Aquí pueden ver que hemos limitado la temperatura máxima que los usuarios pueden solicitar a 22 °C para evitar a los usuarios impacientes que creen que a mayor temperatura, más rápido se calentará la habitación. Supongo que esto viene de milenios de quemar leña; cuanta más leña se usa, más rápido se calienta, y nos llevará al menos una generación erradicar esa costumbre.
Interfaz web sencilla
Sin embargo, aunque Domoticz ofrece todo lo que un desarrollador podría desear, sentimos que necesitábamos una interfaz ultraclara y sencilla que mostrara:
- La hora actual
- Las habitaciones
- ¿Quiénes los ocupan, si es que alguien los ocupa?
- Los tiempos de ocupación de ese usuario en esa habitación.
- Próximas reservas
- La temperatura real de cada habitación
- La temperatura solicitada para cada habitación
- Estado de la batería
- Tanto si la caldera está encendida como apagada
Esta será la interfaz de monitorización más sencilla para nuestro grupo de administradores voluntarios.
Figura 6Interfaz principal de calentamiento web.
Si el administrador considera necesario modificar la temperatura solicitada en una habitación, al hacer clic en la temperatura solicitada podrá introducir un nuevo valor:
Figura 7Interfaz web individual para radiadores.
Si la temperatura actual se muestra en rojo, aún está por debajo de la temperatura deseada; si se muestra en verde, se ha alcanzado. En la imagen principal de arriba, se puede ver que el Salón Principal sigue calentándose y, teóricamente, alcanzará los 21 °C para la reunión de la WI, una hora y cuarenta y cinco minutos después, a las 19:00. El Vestíbulo, una zona común del edificio, ya ha alcanzado la temperatura deseada porque se utilizó previamente como cafetería. La página está desarrollada con AngularJS y funciona mediante feeds JSON y peticiones HTTP.
Resumen
Así pues, tras considerar todos los sistemas disponibles, desde sistemas de control de válvulas termostáticas (TRV) estándar que, lamentablemente, carecen de capacidad para recibir datos de otros sistemas, hasta válvulas termostáticas conectadas a la red eléctrica controladas por múltiples PiZeros, decidimos optar por
Hemos implementado el sistema y funciona. Los grupos que utilizan el Instituto se han mostrado asombrados al encontrar la calefacción encendida, incluso a primera hora de la mañana. Contamos con un sencillo sistema de control y monitorización que envía correos electrónicos cuando algo falla o las baterías están bajas. Nunca más se debería dejar la calefacción encendida en una habitación durante tres días sin que nadie se dé cuenta.
Dentro de 5 años, este tipo de cosas serán la norma, pero animo a los administradores de edificios públicos antiguos con sistemas de calefacción sencillos a que consideren la idea de que dichos sistemas pueden actualizarse para ser más inteligentes con una facilidad asombrosa y prácticamente sin causar molestias.
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