El Instituto Abington ha sido un punto de encuentro central para el pueblo desde su primera apertura en 1909. Ahora, en 2017, llegó el momento de reemplazar la vieja caldera de calefacción y agregar una inteligente calefacción Sistema de control que permite que el salón del pueblo sea cómodo y a la vez ahorre energía y dinero.
Necesitábamos un sistema de calefacción mejorado y energéticamente eficiente para que el Instituto pudiera atender 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 un tiempo considerable a investigar alternativas a las calderas de combustibles fósiles para la calefacción del Instituto. Existen numerosas opciones, cada una con diferentes concesiones, costos, posibles planes de amortización, necesidades de espacio/terreno, etc. Si a esto le sumamos que el gobierno modifica los planes de amortización con mayor rapidez que la que el comité de gestión 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) si No desperdicia calor, sea cual sea su origen., por lo que la vieja, complicada y problemática caldera (que nadie podía arreglar) fue reemplazada por una físicamente más pequeña con la misma capacidad de calefacción fabricada por un conocido fabricante de calderas para el cual se pueden encontrar ingenieros de servicio competentes en un radio de 5 millas.
La caldera antigua tenía un truco ingenioso (aunque ineficiente): se encendía si hacía frío afuera y entonces los termostatos de los radiadores de cada habitación controlaban la temperatura ambiente. La caldera nueva solo tiene UN termostato (interior), por lo que no sabe cuándo calentar todo el edificio. Por lo tanto, además de estar encendida más de lo necesario, los usuarios llegaban a habitaciones frías porque se habían bajado los termostatos de los radiadores (como suele ocurrir, para ahorrar dinero) y, a veces, para colmo, subir el termostato no surtía ningún efecto porque la caldera se apagaba al alcanzar la temperatura objetivo indicada por el termostato de la habitación.
Para superar esto, domótica
Se ha desarrollado e instalado un sistema que puede controlar la temperatura establecida de cada termostato de radiador individualmente, mediante control por radio, y un controlador central descarga la matriz de ocupación esperada del edificio del sitio web del Instituto y enciende los radiadores a la temperatura deseada para el grupo ocupante, antes de los períodos de ocupación de cada habitación y baja la temperatura cuando finaliza la ocupación.De esta manera, solo calentamos las estancias que lo requieren y durante el menor tiempo posible. Proporcionamos el máximo confort con el menor coste energético y la mínima intervención humana."
Características y beneficios
| Característica | Beneficio |
|---|---|
| Establece las habitaciones a la temperatura correcta para el grupo reservado | El grupo llega y encuentra que las habitaciones están listas para usarse. |
| Establece la temperatura de fondo de las habitaciones cuando están vacías | El Instituto no malgasta dinero calentando habitaciones vacías |
| Funciona sin intervención (a partir de reservas) | Nadie tiene que llegar temprano para encender los radiadores. |
| Permite la intervención manual mediante termostato de pared. | Permite que los grupos ajusten la temperatura. |
| Se establecen diferentes temperaturas para cada grupo/sala. | Para adaptar diferentes actividades por sala para cada grupo. |
| Conoce la tasa de calentamiento de cada habitación. | Puede encender la calefacción justo a tiempo para una habitación. |
| Se puede controlar a través de una página web o una aplicación de teléfono. | Cualquier cambio tardío se puede gestionar de forma remota. |
| Sabe que partes del edificio son comunes. | También podemos garantizar que el vestíbulo, etc., se caliente cuando sea necesario. |
Equipo utilizado
| Artículo de equipo | Cantidad |
|---|---|
| 1 | |
| Frambuesa Pi v3 | 1 |
| Qubino | 1 |
| 2 | |
| Cometa | 2 |
| 6 | |
| Danfoss | 4 |
| Surtido de piezas eléctricas MK Grid: interruptores momentáneos, indicadores, fusibles | - |
Costo total El costo de los equipos para un edificio de tamaño considerable con cuatro salas principales (además de otras menos utilizadas) fue inferior a 1000 libras, cifra que esperamos recuperar en un par de años reduciendo nuestro gasto de gasóleo de calefacción de 3000 libras anuales. Resultó mucho menos disruptivo y económico que renovar la plomería del edificio para cambiar la zona de calefacción única (un solo flujo/retorno que alimenta todos los radiadores e intercambiadores de calor) a seis zonas.
Todo el equipo ha funcionado perfectamente, pero podré dar una mejor visión de los mismos una vez que se vuelvan a incorporar al sistema estable que tenemos ahora.
Los dos
El Qubino se utiliza para controlar la válvula de calefacción central del sistema de calefacción, ya que cuenta con contactos sin tensión que nos permiten interrumpir la alimentación del controlador de calefacción/aire acondicionado (que ahora está activado 24/7). Esto fue preferible a retirar el controlador existente, ya que este también controla el agua caliente, que no tuvimos que modificar, y permite volver al sistema anterior en caso de problemas con el nuevo.
Las piezas y componentes eléctricos debían realizar un buen trabajo de cableado en el
Software utilizado
Decidimos utilizar una placa RaspBerry Pi (v3) que ejecuta un software que nos permite programar exactamente lo que necesitábamos.
- Servidor de automatización Domoticz para Linux en Raspberry Pi
- Un script de Python personalizado 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 producir un cronograma continuo de 7 días de datos de ocupación en formato JSON
Domoticz y BkinTRVCtrl.py Ambos se inician durante el arranque.
DNS dinámico
También usamos freedns.afraid.org Para poder acceder a Domoticz y usar SSH en la Pi usando un nombre de dominio, ya que BT es nuestro proveedor de internet y no proporciona direcciones IP estáticas. Sin embargo, con la comprobación de la dirección IP del dominio cada 5 minutos, es muy raro que no se establezca una conexión inmediata.
Esquema de alto nivel 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 como un archivo JSON, que se recopila diariamente mediante el programa Python que se ejecuta en la Raspberry Pi del Instituto.
Figura 1:Esquema de control de calefacción de Abington.
El Pi también ejecuta Domoticz, que proporciona una interfaz detallada (a través de una aplicación o página web) para todos los dispositivos.
Para permitir el acceso externo a Internet a Domoticz, etc., utilizamos freedns.afraid.org para poder acceder al 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 monitorear el estado de todos los dispositivos que incluyen TRV, termostatos de pared e interruptores para controlar los intercambiadores de calor accionados por ventilador en la sala principal y la caldera.
A continuación se muestra un panel de algunos valores cruciales para el desarrollador/instalador:
Figura 2:Interfaz de software Domoticz.
También permite mostrar un plano de planta con tantos o tan pocos detalles clave como se desee. De nuevo, lo usamos para obtener una vista detallada de lo que está sucediendo si la necesitamos, lo cual ha sido muy útil durante el desarrollo del programa en Python.
Figura 3:Plano de planta Domoticz.
En el plano de planta se muestran todos los dispositivos. Si pudiéramos cambiar la imagen de los termostatos de pared Danfoss, se distinguirían de los...
Figura 4:Gráfico de calefacción de Domoticz.
Domoticz también es muy útil para evaluar la velocidad de calentamiento de cada habitación, un dato vital para calcular el momento de empezar a calentarla. Algunas habitaciones son bastante grandes y tardan bastante en alcanzar la temperatura deseada. Por supuesto, el siguiente paso del programa Python es registrar la velocidad de calentamiento para aprender cómo varía en función de la temperatura inicial, pero esto lo veremos en una próxima iteración.
En última instancia, probablemente solo usaremos Domoticz para mostrar la temperatura y los puntos de ajuste de los termostatos de pared Danfoss en las cuatro habitaciones principales y
Además, Domoticz permite acceder de forma muy útil al nivel inferior de
Figura 5:Control de dispositivos Openzwave.
Aquí pueden ver que hemos limitado la temperatura máxima que los usuarios pueden solicitar a 22 °C para frustrar a los usuarios impacientes que creen que cuanto más alta sea la temperatura, más rápido se calentará la habitación. Supongo que esto se debe a milenios de quemar madera; cuanta más se use, más rápido se calentará, y tardaremos al menos una generación en eliminar esa característica de nuestra población.
Interfaz web sencilla
Sin embargo, aunque Domoticz ofrece todo lo que uno podría desear como desarrollador, sentimos que necesitábamos una interfaz ultra clara y simple que muestre:
- La hora actual
- Las habitaciones
- ¿De quién están ocupados, si hay alguien?
- Los tiempos de ocupación de ese usuario en esa sala
- Próximas reservas
- La temperatura real de cada habitación
- La temperatura solicitada para cada habitación
- Estado de la batería
- Si la caldera está encendida o apagada
Esta será la interfaz de monitoreo más sencilla para nuestro grupo de administradores voluntarios.
Figura 6:Interfaz principal de calentamiento web.
Si el administrador siente la necesidad de modificar la temperatura solicitada en una habitación, al hacer clic en la temperatura solicitada se podrá ingresar un nuevo valor:
Figura 7:Interfaz web de radiador individual.
Si la temperatura real se muestra en rojo, aún está por debajo de la temperatura solicitada; si está en verde, se ha alcanzado. En la imagen principal de arriba, se puede ver que el Salón Principal sigue subiendo, llegando teóricamente a 21 °C para la reunión de los WI, una hora y tres cuartos después, a las 19:00. El vestíbulo, una zona común del edificio, ya ha alcanzado la temperatura porque se usó más temprano ese día para la cafetería. La página está creada en AngularJS y se ejecuta mediante feeds JSON y solicitudes HTTP.
Resumen
Entonces, después de considerar todos los sistemas disponibles, desde los sistemas de control TRV estándar que, lamentablemente, carecen de capacidad para ingerir datos de otros sistemas, hasta los TRV operados por la red eléctrica controlados por múltiples PiZeros, decidimos optar por
Hemos construido el sistema y funciona. Los grupos que utilizan el Instituto se han maravillado al encontrar todo caliente, incluso a primera hora de la mañana. Contamos con un sistema sencillo de monitoreo y control que envía correos electrónicos cuando algo falla o las baterías están bajas. Nunca más se debe dejar la calefacción encendida en una habitación durante tres días sin que alguien lo note.
Dentro de 5 años, estas cosas serán la norma, pero animaría a los administradores de edificios públicos antiguos con sistemas de calefacción sencillos a que acepten la idea de que dichos sistemas pueden actualizarse para que sean más inteligentes con notable facilidad y prácticamente sin interrupciones.
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