L'Abington Institute è stato un punto di incontro centrale per il villaggio fin dalla sua prima apertura nel 1909. Ora, nel 2017, è giunto il momento di sostituire la vecchia caldaia di riscaldamento e aggiungere un sistema intelligente riscaldamento sistema di controllo per rendere la sala del villaggio confortevole, risparmiando energia e denaro.
"Avevamo bisogno di un sistema di riscaldamento migliorato ed efficiente dal punto di vista energetico per consentire all'istituto di servire i nostri abitanti del villaggio e risparmiare denaro"... Comitato di gestione |  |
Introduzione: perché abbiamo realizzato il sistema di controllo del riscaldamento?
Il comitato direttivo dell'Abington Institute ha dedicato molto tempo alla ricerca di alternative alle caldaie a combustibili fossili per il riscaldamento dell'istituto. Le opzioni disponibili sono molteplici, tutte con diversi compromessi, costi, potenziali piani di ammortamento, esigenze di spazio/terreno, ecc. A ciò si aggiunge il fatto che il governo modifica i piani di ammortamento più velocemente di quanto il comitato direttivo possa ottenere preventivi, esaminarli, rispondere e implementarli, e sembrava impossibile trovare la soluzione giusta.
È interessante notare che, in un sondaggio indipendente da noi richiesto, eravamo più propensi a risparmiare denaro (e ad essere ecologici) non sprecare calore, comunque sia stato generato, quindi la vecchia, complicata e problematica caldaia (che nessuno riusciva a riparare) è stata sostituita con una fisicamente più piccola con la stessa capacità di riscaldamento, prodotta da un noto produttore di caldaie per il quale è possibile trovare facilmente tecnici competenti nel raggio di 5 miglia.
La vecchia caldaia aveva un trucco ingegnoso (anche se inefficiente): si accendeva se fuori faceva freddo e poi i termostati dei termosifoni in ogni stanza controllavano la temperatura ambiente. La nuova caldaia ha un SOLO termostato (interno), e quindi non può sapere esattamente quando riscaldare l'intero edificio. Pertanto, oltre al fatto che la caldaia rimaneva accesa più del necessario, gli utenti arrivavano in stanze fredde perché i termostati dei termosifoni erano stati abbassati (come di norma, per risparmiare) e a volte, per giunta, alzare il termostato dei termosifoni non aveva alcun effetto perché la caldaia era spenta, avendo raggiunto la temperatura impostata dal singolo termostato ambiente.
Per superare questo domotica
è stato sviluppato e installato un sistema in grado di controllare la temperatura di setpoint di ogni termostato del radiatore individualmente, tramite controllo radio, e un controller centrale scarica la matrice di occupazione prevista dell'edificio dal sito web dell'istituto e accende i radiatori alla temperatura desiderata per il gruppo occupante, prima dei periodi di occupazione di ogni stanza e abbassa la temperatura quando l'occupazione termina."In questo modo riscaldiamo solo gli ambienti che ne hanno bisogno e per il minor tempo possibile. Garantiamo il massimo comfort al minor costo energetico e con il minimo intervento umano."
Caratteristiche e vantaggi
| Caratteristica | Beneficio |
|---|---|
| Imposta le stanze alla temperatura corretta per il gruppo prenotato | Il gruppo arriva e trova la/le stanza/e pronta/e per l'uso |
| Imposta le stanze sulla temperatura di sfondo quando sono vuote | L'istituto non spreca soldi riscaldando stanze vuote |
| Funziona senza intervento (da prenotazioni) | Nessuno deve andare a dormire presto per accendere i termosifoni |
| Permette l'intervento manuale tramite termostato a parete | Consente ai gruppi di regolare la temperatura |
| Per ogni gruppo/stanza vengono impostate temperature diverse | Per adattare le diverse attività per stanza a ciascun gruppo |
| Conosce la velocità di riscaldamento di ogni stanza | Può accendere il riscaldamento giusto in tempo per una stanza |
| Può essere controllato tramite una pagina web o un'app per telefono | Eventuali modifiche tardive possono essere gestite da remoto |
| Sa che alcune parti dell'edificio sono comuni | Può anche garantire che l'atrio ecc. venga riscaldato quando necessario |
Attrezzatura utilizzata
| Articolo di equipaggiamento | Quantità |
|---|---|
| 1 | |
| Raspberry Pi v3 | 1 |
| Qubino | 1 |
| 2 | |
| Cometa | 2 |
| 6 | |
| Danfoss | 4 |
| Assortimento di componenti elettrici MK Grid: interruttori momentanei, indicatori, fusibili | - |
Costo totale L'installazione di componenti hardware per un edificio di notevoli dimensioni con quattro stanze principali (più altre stanze meno utilizzate) è costata meno di 1.000 sterline, cifra che prevediamo di recuperare in un paio d'anni riducendo la nostra spesa di 3.000 sterline all'anno per il gasolio da riscaldamento. È stato molto meno dispendioso e meno invasivo rispetto alla ristrutturazione dell'impianto idraulico dell'edificio, che ha sostituito la singola zona di riscaldamento (un solo circuito di mandata/ritorno che alimenta tutti i radiatori e gli scambiatori di calore) con 6 zone.
Tutta l'attrezzatura ha funzionato in modo impeccabile, ma potrò darne una visione migliore una volta che sarà reintegrata nel sistema stabile di cui disponiamo ora.
I due
Il Qubino viene utilizzato per controllare la valvola del riscaldamento centralizzato perché è dotato di contatti puliti che ci permettono di interrompere l'alimentazione dal controller C/H esistente (che ora è impostato su ON 24 ore su 24, 7 giorni su 7). Questa soluzione è stata preferibile alla rimozione del controller esistente perché controlla anche l'acqua calda, che non abbiamo dovuto modificare, e ci consente di tornare al vecchio sistema in caso di problemi con il nuovo.
I pezzi elettrici dovevano svolgere un corretto lavoro di cablaggio nel
Software utilizzato
Abbiamo deciso di utilizzare una scheda RaspBerry Pi (v3) con un software che ci consentisse di programmare esattamente ciò di cui avevamo bisogno.
- Server di automazione Domoticz per Linux sul Raspberry Pi
- Uno script Python personalizzato per interfacciarsi con i dati di occupazione dal sito web di prenotazione dell'istituto chiamato BkinTRVCtrl.py
- Una pagina PHP sul sito web di prenotazione per produrre un programma di dati di occupazione di 7 giorni in formato JSON
Domotica e BkinTRVCtrl.py vengono entrambi avviati all'avvio.
DNS dinamico
Noi usiamo anche freedns.afraid.org Per poter accedere a Domoticz e connettersi tramite SSH al Pi utilizzando un nome di dominio, poiché BT è il nostro ISP e non fornisce indirizzi IP statici. Tuttavia, con il controllo dell'indirizzo IP per il dominio eseguito ogni 5 minuti, è molto raro non stabilire una connessione immediata.
Schema di alto livello del sistema di prenotazione e controllo del riscaldamento
Il sistema di prenotazione online esisteva già, era basato su PHP e MySQL e gestiva le prenotazioni e la fatturazione per l'Abington Institute. Offre il programma di prenotazione dei successivi 7 giorni in formato JSON, che viene raccolto ogni giorno dal programma Python in esecuzione sul Raspberry Pi presente presso l'istituto.
Figura 1: Schema di controllo del riscaldamento Abington.
Il Pi esegue anche Domoticz che fornisce un'interfaccia dettagliata (tramite app o pagina web) a tutti i
Per consentire l'accesso Internet esterno a Domoticz ecc. stiamo utilizzando freedns.afraid.org per poter accedere al Pi su xxx.xxx.org.
Domoticz consente la configurazione e il controllo di tutti gli aspetti del sistema e fornisce tutto il necessario per impostare, controllare e monitorare lo stato di tutti i dispositivi, tra cui valvole termostatiche, termostati a parete e interruttori per controllare gli scambiatori di calore azionati dal ventilatore nella sala principale e la caldaia.
Ecco una dashboard di alcuni valori cruciali per lo sviluppatore/installatore:
Figura 2: Interfaccia software Domoticz.
Permette anche di visualizzare una planimetria con tutti i dettagli chiave che si desiderano. Anche in questo caso, lo utilizziamo per avere una visione dettagliata di ciò che sta accadendo, se necessario, il che si è rivelato molto utile durante lo sviluppo del programma Python.
Figura 3: Planimetria Domoticz.
Nella planimetria mostriamo ogni dispositivo. Se potessimo cambiare l'immagine utilizzata per i termostati da parete Danfoss, li distingueremmo dagli
Figura 4: Grafico del riscaldamento Domoticz.
Domoticz è anche molto utile per valutare la velocità di riscaldamento di ogni stanza, un dato fondamentale per calcolare il momento giusto per iniziare a riscaldare la stanza. Alcune stanze sono piuttosto grandi e impiegano parecchio tempo per raggiungere la temperatura desiderata. Naturalmente, un passo successivo per il programma Python è registrare autonomamente la velocità di riscaldamento in modo da poter apprendere come varia in base alla temperatura iniziale, ma questo sarà oggetto di un'iterazione futura.
Alla fine, probabilmente useremo semplicemente Domoticz per mostrare la temperatura e i punti di regolazione dei termostati a parete Danfoss nelle quattro stanze principali e
Inoltre, molto utilmente, Domoticz consente l'accesso al livello inferiore di
Figura 5: Controllo del dispositivo Openzwave.
Qui potete vedere che abbiamo impostato la temperatura massima che gli utenti possono richiedere a 22 °C per sviare gli utenti impazienti che credono che più alta è la temperatura richiesta, più velocemente la stanza si riscalderà. Immagino che questo derivi da millenni di combustione della legna; più se ne aggiunge, più velocemente si riscalda e ci vorrà almeno una generazione per eliminare questa caratteristica dalla nostra popolazione.
Interfaccia Web semplice
Tuttavia, sebbene Domoticz offra tutto ciò che uno sviluppatore potrebbe desiderare, abbiamo ritenuto necessario un'interfaccia estremamente chiara e semplice che mostrasse:
- L'ora attuale
- Le stanze
- Da chi sono occupati, se c'è qualcuno
- I tempi di occupazione per quell'utente in quella stanza
- Prossime prenotazioni
- La temperatura effettiva di ogni stanza
- La temperatura richiesta per ogni stanza
- Stato della batteria
- Se la caldaia è accesa o spenta
Questa sarà l'interfaccia di monitoraggio più semplice per il nostro gruppo di amministratori volontari.
Figura 6: Interfaccia principale del riscaldamento Web.
Se l'amministratore ritiene necessario modificare la temperatura richiesta in una stanza, cliccando sulla temperatura richiesta è possibile immettere un nuovo valore:
Figura 7: Interfaccia Web del singolo radiatore.
Se la temperatura effettiva è visualizzata in rosso, è ancora al di sotto della temperatura richiesta; se è verde, la temperatura è stata raggiunta. Nell'immagine principale qui sopra, si può vedere che la sala principale è ancora in fase di aumento, raggiungendo teoricamente i 21 °C al momento dell'incontro del WI, un'ora e tre quarti dopo, alle 19:00. Il foyer, un'area comune dell'edificio, ha già raggiunto la temperatura desiderata perché è stata utilizzata in precedenza per la caffetteria. La pagina è realizzata in AngularJS e funziona utilizzando feed JSON e richieste http.
Riepilogo
Quindi, dopo aver preso in considerazione tutti i sistemi disponibili, dai sistemi di controllo TRV standard che, purtroppo, sono privi di qualsiasi capacità di acquisire dati da altri sistemi, fino ai TRV alimentati dalla rete elettrica controllati da più PiZero, abbiamo deciso di optare per
Abbiamo creato il sistema e funziona. I gruppi che frequentano l'istituto hanno esclamato di meraviglia nel trovare tutto caldo, anche la mattina presto. Abbiamo un semplice sistema di monitoraggio e controllo che invia un'e-mail quando qualcosa non va o le batterie sono scariche. Non si dovrebbe mai più lasciare il riscaldamento acceso in una stanza per tre giorni prima che qualcuno se ne accorga.
Tra 5 anni queste cose saranno la norma, ma incoraggerei gli amministratori dei vecchi edifici pubblici dotati di semplici sistemi di riscaldamento ad accettare l'idea che tali sistemi possano essere aggiornati e diventare più intelligenti con notevole facilità e praticamente senza interruzioni.
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