L'Institut Abington est un point de rencontre central pour le village depuis sa première ouverture en 1909. Maintenant, en 2017, le moment était venu de remplacer l'ancienne chaudière de chauffage et d'ajouter un système intelligent chauffage 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 économe en énergie pour permettre à l'Institut de servir nos villageois et d'économiser de l'argent. »... Comité de gestion |  |
Introduction – pourquoi avons-nous construit le système de contrôle du chauffage ?
Le comité de gestion de l'Abington Institute a consacré beaucoup de temps à étudier des alternatives aux chaudières à combustibles fossiles pour chauffer l'Institut. De nombreuses options s'offrent à lui, chacune présentant des compromis, des coûts, des modalités d'amortissement, des besoins en espace et en terrain variés. De plus, le gouvernement modifie les modalités d'amortissement plus vite que le comité de gestion ne peut obtenir de devis, les examiner, y répondre et les mettre en œuvre, et il semble impossible de trouver la solution idéale.
Il est intéressant de noter que, dans une enquête indépendante que nous avons demandée, nous étions plus susceptibles d’économiser de l’argent (et d’être écologiques) en ne pas gaspiller la chaleur, quelle que soit sa production, donc la vieille chaudière trop compliquée et gênante (que personne ne pouvait réparer) a été remplacée par une chaudière physiquement plus petite avec la même capacité de chauffage fabriquée par un fabricant de chaudières bien connu pour lequel des ingénieurs de service compétents peuvent être facilement trouvés dans un rayon de 5 miles.
L'ancienne chaudière avait une astuce (bien qu'inefficace) : elle se mettait en marche dès qu'il faisait froid dehors, et les thermostats des radiateurs de chaque pièce contrôlaient alors la température ambiante. La nouvelle chaudière n'a qu'un seul thermostat (intérieur) et ne peut donc pas vraiment savoir quand chauffer tout le bâtiment. Par conséquent, outre le fait que la chaudière fonctionnait plus que nécessaire, les utilisateurs arrivaient dans des pièces froides car le thermostat des radiateurs avait été baissé (comme c'est la règle, pour faire des économies) et, comble de malheur, augmenter le thermostat n'avait aucun effet, car la chaudière était éteinte, ayant atteint la température cible fixée par le thermostat de la pièce.
Pour surmonter cela, domotique
Un système a été développé et installé qui peut contrôler la température de consigne de chaque radiateur individuellement, par radiocommande, et un contrôleur central télécharge la matrice d'occupation prévue du bâtiment à partir du 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 et baisse la température lorsque l'occupation se termine.« Nous chauffons ainsi uniquement les pièces qui le nécessitent et pendant la durée la plus courte possible. Nous offrons ainsi le meilleur confort pour le coût énergétique le plus bas, avec le moins d'intervention humaine possible."
Caractéristiques et avantages
| Fonctionnalité | Avantage |
|---|---|
| Définit les pièces à la température correcte pour le groupe réservé | Le groupe arrive et trouve la ou les chambres prêtes à être utilisées |
| Définit la température d'arrière-plan 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’aller tôt pour allumer les radiateurs |
| Permet une intervention manuelle par thermostat mural | Permet aux groupes de régler la température |
| Des températures différentes sont définies pour chaque groupe/salle | Pour adapter différentes activités par salle pour chaque groupe |
| Connaît le taux de chauffage de chaque pièce | Peut allumer le chauffage juste à temps pour une pièce |
| Peut être contrôlé via une page Web ou une application téléphonique | Tout changement tardif peut être géré à distance |
| Sait que certaines parties du bâtiment sont communes | Peut également garantir que le foyer, etc., est chauffé lorsque cela est nécessaire |
Équipement utilisé
| Élément d'équipement | Quantité |
|---|---|
| 1 | |
| Raspberry Pi v3 | 1 |
| Qubino | 1 |
| 2 | |
| Comète | 2 |
| 6 | |
| Danfoss | 4 |
| Assortiment d'éléments électriques MK Grid : interrupteurs momentanés, indicateurs, fusibles | - |
Coût total Le coût du matériel pour un bâtiment de taille considérable comprenant quatre pièces principales (plus d'autres pièces moins utilisées) s'élevait à moins de 1 000 £, un coût que nous espérons amortir en quelques années grâce à une réduction de 3 000 £ par an de nos dépenses de fioul. Changer la zone de chauffage unique (un seul départ/retour alimentant tous les radiateurs et échangeurs de chaleur) pour six zones était bien moins perturbant et moins coûteux que de refaire la plomberie du bâtiment.
Tous les équipements ont fonctionné parfaitement, mais je pourrai donner un meilleur aperçu de ceux-ci une fois qu'ils seront réintégrés dans le système stable que nous avons maintenant.
Les deux
Le Qubino est utilisé pour contrôler la vanne de chauffage central du système de chauffage, car il est équipé de contacts secs qui permettent d'interrompre l'alimentation du régulateur de chauffage existant (maintenant activé 24h/24 et 7j/7). Cette solution était préférable au retrait du régulateur existant, car il contrôle également l'eau chaude, sans avoir à la modifier, et permet de revenir à l'ancien système en cas de problème avec le nouveau.
Les éléments électriques devaient permettre de réaliser un câblage correct dans le
Logiciel utilisé
Nous avons décidé d'utiliser une carte RaspBerry Pi (v3) exécutant un logiciel pour nous permettre de programmer exactement ce dont nous avions besoin.
- Serveur d'automatisation Domoticz pour Linux sur Raspberry Pi
- Un script Python personnalisé pour interagir avec les données d'occupation du site Web de réservation de l'Institut appelé BkinTRVCtrl.py
- Une page PHP sur le site de réservation pour produire un calendrier glissant de 7 jours des données d'occupation au format JSON
Domoticz et BkinTRVCtrl.py sont tous deux démarrés au démarrage.
DNS dynamique
Nous utilisons également freedns.afraid.org Pour pouvoir accéder à Domoticz et au Pi en SSH via un nom de domaine, car BT est notre FAI et ne fournit pas d'adresses IP statiques. Cependant, avec la vérification de l'adresse IP du domaine toutes les 5 minutes, il est très rare que la connexion ne soit pas établie immédiatement.
Schéma de haut niveau du système de réservation et du contrôle du chauffage
Le système de réservation en ligne, basé sur PHP et MySQL, gère les réservations et la facturation de l'Institut Abington. Il fournit le calendrier des réservations des 7 prochains jours sous forme de fichier JSON, collecté quotidiennement par le programme Python exécuté sur le Raspberry Pi de l'Institut.
Figure 1: Schéma de contrôle du chauffage d'Abington.
Le Pi exécute également Domoticz qui fournit une interface détaillée (via une application ou une page Web) à tous les
Pour permettre l'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 configurer, contrôler et surveiller l'état de tous les appareils, notamment les TRV, les thermostats muraux et les interrupteurs pour contrôler les échangeurs de chaleur entraînés par ventilateur dans le hall principal et la chaudière.
Voici un tableau de bord de certaines valeurs cruciales pour le développeur/installateur :
Figure 2:Interface du logiciel Domoticz.
Il permet également d'afficher un plan d'étage avec autant de détails clés que souhaité. Là encore, nous utilisons cette fonctionnalité pour obtenir une vue détaillée de ce qui se passe si nécessaire, ce qui s'est avéré très utile lors du développement du programme Python.
Figure 3: Plan d'étage Domoticz.
Sur le plan d'étage, nous affichons chaque appareil. Si nous pouvions modifier l'image utilisée pour les thermostats muraux Danfoss, cela les distinguerait des autres.
Figure 4: Graphique de chauffage Domoticz.
Domoticz est également très utile pour évaluer la vitesse de chauffe de chaque pièce, une donnée essentielle pour calculer l'heure de démarrage. Certaines pièces sont assez grandes et mettent un certain temps à atteindre la température souhaitée. Bien sûr, une prochaine étape pour le programme Python consiste à enregistrer la vitesse de chauffe afin d'apprendre comment elle varie en fonction de la température de départ, mais ce sera pour une prochaine itération.
En fin de compte, nous utiliserons probablement simplement Domoticz pour afficher la température et les points de consigne des thermostats muraux Danfoss dans les quatre pièces principales et les
De plus, très utilement, Domoticz permet d'accéder au niveau inférieur de
Figure 5:Contrôle des périphériques Openzwave.
Vous pouvez voir ici que nous avons limité la température maximale demandée par les utilisateurs à 22 °C afin de déjouer les impatients qui pensent que plus la température demandée est élevée, plus la pièce se réchauffera vite. J'imagine que cela vient de millénaires de combustion du bois ; plus on en met, plus la température se réchauffera vite, et il faudra au moins une génération pour éliminer ce trait de caractère de notre population.
Interface Web simple
Cependant, bien que Domoticz offre tout ce que l'on peut souhaiter en tant que développeur, nous avons estimé que nous avions besoin d'une interface ultra-claire et simple qui montre :
- L'heure actuelle
- Les chambres
- Par qui sont-ils occupés, si quelqu'un
- Les temps d'occupation de cet utilisateur dans cette pièce
- Réservations à venir
- La température réelle de chaque pièce
- La température demandée 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 de chauffage Web principale.
Si l'administrateur ressent le besoin de modifier la température demandée dans une pièce, cliquer sur la température demandée permet de saisir une nouvelle valeur :
Figure 7:Interface Web du radiateur individuel.
Si la température réelle est affichée en rouge, elle est toujours inférieure à la température demandée ; si elle est verte, la température est atteinte. Sur la photo principale ci-dessus, vous pouvez voir que le hall principal est toujours en hausse, atteignant théoriquement 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. La page est conçue en AngularJS et fonctionne grâce à des flux JSON et des requêtes http.
Résumé
Ainsi, après avoir examiné tous les systèmes disponibles, depuis les systèmes de contrôle TRV standard qui sont, malheureusement, dépourvus de toute capacité à ingérer des données provenant d'autres systèmes, jusqu'aux TRV alimentés par le secteur et contrôlés par plusieurs PiZeros, nous avons décidé d'opter pour
Nous avons mis au point ce système et il fonctionne. Les usagers de l'Institut se sont exclamés avec émerveillement de trouver tout chaud, même au petit matin. Nous avons mis en place un système de surveillance et de contrôle simple qui prévient les utilisateurs par e-mail en cas de problème ou de batterie faible. Il ne faut plus jamais laisser le chauffage allumé dans une pièce pendant trois jours sans que personne ne s'en aperçoive.
Dans cinq ans, de telles choses seront la norme, mais j'encouragerais les administrateurs de bâtiments publics plus anciens dotés de systèmes de chauffage simples à accepter l'idée que ces systèmes peuvent être mis à niveau pour devenir plus intelligents avec une facilité remarquable et pratiquement sans perturbation.
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