L'Institut d'Abington est un lieu de rencontre central pour le village depuis son ouverture en 1909. En 2017, il était temps de remplacer l'ancienne chaudière et d'installer un système intelligent. chauffage Un système de contrôle permettant à la salle des fêtes d'être confortable tout en économisant de l'énergie et de l'argent.
« Nous avions besoin d'un système de chauffage amélioré et écoénergétique pour permettre à l'Institut de servir les villageois et de réaliser des économies. »... Comité de gestion |  |
Introduction – Pourquoi avons-nous construit le système de régulation du chauffage ?
Le comité de gestion de l'Institut Abington a consacré beaucoup de temps à étudier des alternatives aux chaudières à combustibles fossiles pour chauffer l'Institut. De nombreuses options existent, chacune présentant ses propres compromis, coûts, modalités d'amortissement, besoins en espace et en terrain, etc. Ajoutons à cela le fait que le gouvernement modifie les modalités d'amortissement plus rapidement que le comité de gestion ne peut obtenir de devis, les examiner, y répondre et les mettre en œuvre, ce qui rendait la recherche d'une solution adéquate apparemment impossible.
Il est intéressant de noter que, selon une enquête indépendante que nous avons commandée, nous étions plus susceptibles d'économiser de l'argent (et d'être écologiques) en sans gaspiller de chaleur, celle-ci a cependant été générée., donc la vieille chaudière trop compliquée et capricieuse (que personne ne pouvait réparer) a été remplacée par une chaudière physiquement plus petite, mais de même capacité de chauffage, fabriquée par un fabricant de chaudières renommé pour lequel on peut facilement trouver des techniciens compétents dans un rayon de 8 kilomètres.
L'ancienne chaudière avait une astuce ingénieuse (quoique peu efficace) : elle se mettait en marche lorsque la température extérieure baissait, et les thermostats de chaque pièce régulaient alors le chauffage. La nouvelle chaudière, elle, ne possède qu'un seul thermostat (intérieur) et ne peut donc pas vraiment savoir quand chauffer tout le bâtiment. Par conséquent, en plus de fonctionner plus souvent que nécessaire, les occupants se retrouvaient dans des pièces froides car les thermostats avaient été baissés (comme c'est souvent le cas, pour faire des économies). Pire encore, il arrivait parfois que monter le thermostat soit inutile, car la chaudière était déjà éteinte, ayant atteint la température cible réglée par le thermostat d'ambiance.
Pour surmonter cela, un domotique
Un système a été développé et installé qui permet de contrôler individuellement, par radiocommande, la température de consigne de chaque thermostat de radiateur ; un contrôleur central télécharge la matrice d'occupation prévue du bâtiment depuis le site web de l'Institut et allume les radiateurs à la température souhaitée pour le groupe occupant, avant les périodes d'occupation de chaque pièce, puis baisse la température lorsque l'occupation prend fin.« Ainsi, nous ne chauffons que les pièces qui le nécessitent et pendant la durée la plus courte possible. Nous offrons un confort optimal au moindre coût énergétique, avec une intervention humaine minimale. »"
Caractéristiques et avantages
| Fonctionnalité | Avantage |
|---|---|
| Régle la température des chambres pour le groupe réservé. | Le groupe arrive et trouve les chambres prêtes à être utilisées. |
| Régle la température ambiante des pièces lorsqu'elles sont vides. | L'institut ne gaspille pas d'argent en chauffant des salles vides. |
| Fonctionne sans intervention (à partir des réservations) | Personne n'a besoin d'arriver tôt pour allumer les radiateurs. |
| Permet une intervention manuelle via le thermostat mural | Permet aux groupes de régler la température |
| Des températures différentes sont réglées pour chaque groupe/chambre. | Pour adapter les différentes activités par salle à chaque groupe |
| Connaît le taux de montée en température de chaque pièce | Peut allumer le chauffage juste à temps pour une pièce |
| Peut être contrôlé via une page web ou une application mobile | Toute modification de dernière minute peut être gérée à distance. |
| Il sait que certaines parties de l'immeuble sont des espaces communs. | Peut également garantir que le hall d'entrée, etc., est chauffé en cas de besoin. |
Matériel utilisé
| Équipement | Quantité |
|---|---|
| 1 | |
| Raspberry Pi v3 | 1 |
| Qubino | 1 |
| 2 | |
| Comète | 2 |
| 6 | |
| Danfoss | 4 |
| Composants électriques MK Grid divers : interrupteurs momentanés, indicateurs, fusibles | - |
Coût total Le coût des équipements pour un bâtiment de taille conséquente, comprenant quatre pièces principales (et d'autres pièces moins utilisées), était inférieur à 1 000 £, une somme que nous prévoyons d'amortir d'ici deux ans grâce à la réduction de nos dépenses de chauffage au fioul, qui s'élèvent à 3 000 £ par an. Cette solution s'est avérée beaucoup moins contraignante et moins onéreuse que la réfection complète de la plomberie pour remplacer la zone de chauffage unique (un seul circuit d'arrivée/retour alimentant tous les radiateurs et échangeurs de chaleur) par un système à six zones.
Tout le matériel a fonctionné parfaitement, mais je pourrai donner un avis plus précis une fois qu'il aura été réintégré au système stable que nous avons maintenant.
Les deux
Le Qubino est utilisé pour commander la vanne de chauffage central du système de chauffage, car ses contacts secs permettent de couper l'alimentation du régulateur de chauffage central existant (actuellement réglé sur marche 24h/24 et 7j/7). Cette solution était préférable au remplacement du régulateur existant, car celui-ci gère également l'eau chaude sanitaire, que nous n'avions pas besoin de modifier, et le Qubino permet de revenir à l'ancien système en cas de problème avec le nouveau.
Les composants électriques nécessaires permettaient de réaliser un câblage correct dans le
Logiciel utilisé
Nous avons décidé d'utiliser une carte RaspBerry Pi (v3) exécutant un logiciel nous permettant de programmer exactement ce dont nous avions besoin.
- Serveur d'automatisation Domoticz pour Linux sur le Raspberry Pi
- Un script Python personnalisé pour s'interfacer avec les données d'occupation du site Web de réservation de l'institut appelé BkinTRVCtrl.py
- Une page PHP sur le site de réservation générer un tableau glissant sur 7 jours des données d'occupation au format JSON
Domoticz et BkinTRVCtrl.py Les deux démarrent au démarrage du système.
DNS dynamique
Nous utilisons également freedns.afraid.org Pour accéder à Domoticz et s'y connecter en SSH depuis le Raspberry Pi via un nom de domaine, nous utilisons BT, notre fournisseur d'accès internet, qui ne propose pas d'adresses IP statiques. Cependant, la vérification de l'adresse IP du domaine s'effectuant toutes les 5 minutes, la connexion est généralement instantanée.
Schéma général du système de réservation et de la commande de chauffage
Le système de réservation en ligne, déjà existant et développé en PHP et MySQL, gère les réservations et la facturation de l'Institut Abington. Il propose le planning des réservations pour les sept prochains jours sous forme de fichier JSON, mis à jour quotidiennement par un programme Python exécuté sur un Raspberry Pi installé à l'Institut.
Figure 1Schéma de commande du chauffage Abington.
Le Raspberry Pi exécute également Domoticz, qui offre une interface détaillée (via une application ou une page web) à tous les
Pour permettre un accès Internet externe à Domoticz, etc., nous utilisons freedns.afraid.org pour pouvoir accéder au Pi sur xxx.xxx.org.
Domoticz permet la configuration et le contrôle de tous les aspects du système et fournit tout ce qui est nécessaire pour installer, contrôler et surveiller l'état de tous les appareils, notamment les robinets thermostatiques, les thermostats muraux et les interrupteurs permettant de contrôler les échangeurs de chaleur à ventilateur du hall principal et la chaudière.
Voici un tableau de bord présentant quelques valeurs essentielles pour le développeur/installateur :
Figure 2Interface logicielle Domoticz.
Il permet également d'afficher un plan d'étage avec autant ou aussi peu de détails importants que vous le souhaitez. Là encore, nous l'utilisons pour avoir une vue détaillée de la situation si nécessaire, ce qui s'est avéré très utile lors du développement du programme Python.
Figure 3Plan d'étage Domoticz.
Sur le plan, nous indiquons tous les appareils. Si nous pouvions modifier l'image utilisée pour les thermostats muraux Danfoss, cela permettrait de les distinguer des autres.
Figure 4Graphique de chauffage Domoticz.
Domoticz est également très utile pour évaluer la vitesse de montée en température de chaque pièce, une donnée essentielle pour calculer le moment optimal de démarrage du chauffage. Certaines pièces sont assez grandes et mettent un certain temps à atteindre la température souhaitée. Bien sûr, la prochaine étape pour le programme Python consistera à enregistrer sa propre vitesse de montée en température afin d'apprendre comment elle varie en fonction de la température initiale, mais cela fera l'objet d'une version ultérieure.
Finalement, nous utiliserons probablement Domoticz pour afficher la température et les points de consigne des thermostats muraux Danfoss dans les quatre pièces principales et
De plus, et c'est très utile, Domoticz permet d'accéder au niveau inférieur de
Figure 5Contrôle des périphériques Openzwave.
Vous pouvez constater que nous avons limité la température maximale à 22 °C afin de dissuader les utilisateurs impatients qui pensent qu'une température plus élevée accélère la montée en température. Cette croyance remonte sans doute à des millénaires de combustion du bois : plus on met de bois, plus vite la pièce chauffe. Il faudrait au moins une génération pour que cette habitude disparaisse de l'humanité.
Interface Web simple
Cependant, bien que Domoticz offre tout ce qu'un développeur peut souhaiter, nous avons estimé avoir besoin d'une interface ultra-claire et simple qui affiche :
- L'heure actuelle
- Les chambres
- Qui les occupe, si quelqu'un
- Les temps d'occupation de cet utilisateur dans cette pièce
- Réservations à venir
- La température réelle de chaque pièce
- La température souhaitée pour chaque pièce
- État de la batterie
- Que la chaudière soit allumée ou éteinte
Ce sera l'interface de surveillance la plus simple pour notre groupe d'administrateurs bénévoles.
Figure 6: Interface principale de chauffage Web.
Si l'administrateur juge nécessaire de modifier la température demandée dans une pièce, un clic sur la température demandée permet la saisie d'une nouvelle valeur :
Figure 7Interface Web individuelle pour radiateur.
Si la température actuelle est affichée en rouge, elle est encore inférieure à la température souhaitée ; si elle est verte, la température souhaitée a été atteinte. Sur l'image principale ci-dessus, on peut voir que la température du hall principal est encore en cours de montée et devrait théoriquement atteindre 21 °C au moment de la réunion du WI, une heure et trois quarts plus tard, à 19 h. Le foyer, un espace commun du bâtiment, a déjà atteint la température souhaitée car il a été utilisé plus tôt dans la journée pour le café. Cette page est développée avec AngularJS et fonctionne grâce à des flux JSON et des requêtes HTTP.
Résumé
Après avoir examiné tous les systèmes disponibles, depuis les systèmes de commande de robinets thermostatiques prêts à l'emploi, malheureusement incapables d'intégrer des données provenant d'autres systèmes, jusqu'aux robinets thermostatiques alimentés par le réseau et contrôlés par plusieurs PiZero, nous avons décidé d'opter pour…
Nous avons mis en place le système et il fonctionne. Les groupes utilisant l'Institut ont été ravis de constater que tout était chaud, même dès le matin. Nous disposons d'un système de surveillance et de contrôle simple qui envoie des e-mails en cas de problème ou de batterie faible. Désormais, il ne devrait plus jamais arriver qu'un chauffage reste allumé trois jours dans une pièce sans que personne ne s'en aperçoive.
D’ici 5 ans, ce genre de choses sera la norme, mais j’encourage les administrateurs des bâtiments publics plus anciens dotés de systèmes de chauffage simples à adopter l’idée que ces systèmes peuvent être modernisés pour devenir plus intelligents avec une facilité remarquable et pratiquement sans perturbation.
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