Instytut Abington jest centralnym punktem spotkań mieszkańców wioski od momentu otwarcia w 1909 roku. Teraz, w 2017 roku, nadszedł czas na wymianę starego kotła grzewczego i dodanie inteligentnego ogrzewanie system sterowania, który zapewni komfort w sali wiejskiej, a jednocześnie pozwoli oszczędzać energię i pieniądze.
„Potrzebowaliśmy ulepszonego, energooszczędnego systemu ogrzewania, aby Instytut mógł służyć mieszkańcom naszej wioski i oszczędzać pieniądze”...Komitet Zarządzający |  |
Wprowadzenie – dlaczego zbudowaliśmy system sterowania ogrzewaniem?
Komitet Zarządzający Instytutu Abington poświęcił sporo czasu na badanie alternatyw dla kotłów opalanych paliwami kopalnymi do ogrzewania Instytutu. Istnieje wiele opcji, z których każda wiąże się z różnymi kompromisami, kosztami, potencjalnymi programami zwrotu, zapotrzebowaniem na przestrzeń/teren itp. Do tego dochodzi fakt, że rząd zmienia programy zwrotu szybciej, niż komitet zarządzający jest w stanie uzyskać wyceny, przeanalizować je, zareagować i wdrożyć, przez co znalezienie odpowiedniego rozwiązania wydawało się niemożliwe.
Co ciekawe, w niezależnym badaniu, o które poprosiliśmy, okazało się, że chętniej oszczędzamy pieniądze (i dbamy o środowisko), nie marnując ciepła, niezależnie od tego, jak zostało ono wygenerowane, więc stary, skomplikowany i sprawiający problemy kocioł (którego nikt nie potrafił naprawić) został wymieniony na mniejszy, o tej samej mocy grzewczej, wyprodukowany przez znanego producenta kotłów, którego kompetentnych inżynierów serwisowych można z łatwością znaleźć w promieniu 5 mil.
Stary kocioł miał jeden sprytny (choć nieefektywny) trik: włączał się, gdy na zewnątrz robiło się zimno, a wtedy termostaty grzejnikowe w każdym pomieszczeniu kontrolowały temperaturę w pomieszczeniach. Nowy kocioł ma tylko JEDEN (wewnętrzny) termostat, więc nie wie, kiedy ogrzać cały budynek. W związku z tym, oprócz tego, że kocioł pracował częściej niż to konieczne, użytkownicy musieli przechodzić do zimnych pomieszczeń, ponieważ termostaty grzejnikowe były obniżane (jak to zwykle bywa, aby zaoszczędzić pieniądze), a czasami, na domiar złego, podkręcenie termostatu grzejnikowego nie dawało żadnego efektu, ponieważ kocioł był wyłączony, osiągając temperaturę docelową, na której znajdował się termostat pojedynczego pomieszczenia.
Aby to pokonać, automatyka domowa
opracowano i zainstalowano system, który może sterować temperaturą zadaną każdego grzejnika indywidualnie, za pomocą sterowania radiowego, a centralny sterownik pobiera z witryny internetowej Instytutu przewidywaną liczbę osób w budynku i włącza grzejniki do żądanej temperatury dla danej grupy osób, z wyprzedzeniem o okresach zajętości każdego pokoju i obniża temperaturę po zakończeniu zajętości.Dlatego ogrzewamy tylko te pomieszczenia, które tego wymagają i przez najkrótszy możliwy czas. Zapewniamy najwyższy komfort przy najniższych kosztach energii i minimalnym zaangażowaniu człowieka."
Funkcje i korzyści
| Funkcja | Korzyść |
|---|---|
| Ustawia odpowiednią temperaturę w pomieszczeniach dla zarezerwowanej grupy | Grupa przybywa i zastaje pokoje gotowe do użytku |
| Ustawia pomieszczenia na temperaturę tła, gdy są puste | Instytut nie marnuje pieniędzy na ogrzewanie pustych pomieszczeń |
| Działa bez interwencji (z rezerwacji) | Nikt nie musi wychodzić wcześnie rano, żeby włączyć grzejniki |
| Umożliwia ręczną interwencję za pomocą termostatu ściennego | Umożliwia grupom dostosowanie temperatury |
| Dla każdej grupy/pomieszczenia ustalane są różne temperatury | Aby dostosować różne zajęcia do każdego pokoju dla każdej grupy |
| Zna szybkość nagrzewania się każdego pomieszczenia | Możliwość włączenia ogrzewania w odpowiednim momencie w danym pomieszczeniu |
| Można sterować za pomocą strony internetowej lub aplikacji na telefonie | Wszelkie późniejsze zmiany można zarządzać zdalnie |
| Wie, że części budynku są wspólne | Można również zapewnić ogrzewanie przedpokoju itp., gdy jest to wymagane |
Sprzęt używany
| Element wyposażenia | Ilość |
|---|---|
| 1 | |
| Raspberry Pi v3 | 1 |
| Qubino | 1 |
| 2 | |
| Kometa | 2 |
| 6 | |
| Danfoss | 4 |
| Różne akcesoria elektryczne MK Grid: przełączniki chwilowe, wskaźniki, bezpieczniki | - |
Całkowity koszt Koszt sprzętu w budynku o znacznej powierzchni, z czterema głównymi pomieszczeniami (plus inne, rzadziej używane), wyniósł mniej niż 1000 funtów, co spodziewamy się odzyskać w ciągu kilku lat, zmniejszając nasze wydatki na olej opałowy o 3 tys. funtów rocznie. Było to znacznie mniej uciążliwe i tańsze niż wymiana instalacji wodno-kanalizacyjnej w budynku, polegająca na zmianie pojedynczej strefy grzewczej (tylko jeden przepływ/powrót zasilający wszystkie grzejniki i wymienniki ciepła) na 6 stref.
Cały sprzęt działał bez zarzutu, ale będę mógł przedstawić mu lepszy pogląd na jego działanie, gdy zostanie ponownie włączony do stabilnego systemu, który obecnie posiadamy.
Te dwa
Qubino służy do sterowania zaworem centralnego ogrzewania w systemie grzewczym, ponieważ posiada styki bezpotencjałowe, które pozwalają nam przerwać zasilanie z istniejącego sterownika C/H (który jest teraz ustawiony na WŁ. 24/7). Było to lepsze rozwiązanie niż demontaż istniejącego sterownika, ponieważ steruje on również ciepłą wodą, której nie musieliśmy modyfikować, a także pozwala na powrót do starego systemu w razie problemów z nowym.
Części elektryczne miały za zadanie prawidłowo wykonać okablowanie w
Używane oprogramowanie
Postanowiliśmy użyć płytki RaspBerry Pi (v3) z zainstalowanym oprogramowaniem, które pozwoliło nam zaprogramować dokładnie to, czego potrzebowaliśmy.
- Serwer automatyki Domoticz dla systemu Linux na Raspberry Pi
- Niestandardowy skrypt Pythona do połączenia z danymi o obłożeniu ze strony internetowej Instytutu Rezerwacji o nazwie BkinTRVCtrl.py
- Strona PHP na stronie rezerwacji aby wygenerować 7-dniowy harmonogram danych o zajętości w formacie JSON
Domoticz i BkinTRVCtrl.py obydwa są uruchamiane podczas rozruchu.
Dynamiczny DNS
Używamy również freedns.afraid.org Aby móc uzyskać dostęp do Domoticza na Raspberry Pi i połączyć się z nim przez SSH, używając nazwy domeny, ponieważ BT jest naszym dostawcą usług internetowych i nie udostępnia statycznych adresów IP. Jednak ze względu na sprawdzanie adresu IP domeny co 5 minut, bardzo rzadko zdarza się, aby połączenie nie zostało nawiązane natychmiast.
Schemat wysokiego poziomu systemu rezerwacji i sterowania ogrzewaniem
System rezerwacji online już istniał, zbudowany w PHP i MySQL, i obsługuje rezerwacje oraz fakturowanie dla Instytutu Abington. Oferuje on harmonogram rezerwacji na najbliższe 7 dni w postaci pliku JSON, który jest codziennie pobierany przez program w Pythonie działający na komputerze RaspBerry Pi w Instytucie.
Rysunek 1:Schemat sterowania ogrzewaniem Abington.
Na komputerze Pi działa również Domoticz, który zapewnia szczegółowy interfejs (za pośrednictwem aplikacji lub strony internetowej) do wszystkich
Aby umożliwić zewnętrzny dostęp do Internetu dla Domoticz itp. używamy freedns.afraid.org aby móc uzyskać dostęp do Pi na xxx.xxx.org.
Domoticz umożliwia konfigurację i kontrolę wszystkich aspektów systemu oraz zapewnia wszystko, co jest potrzebne do ustawienia, kontroli i monitorowania stanu wszystkich urządzeń, w tym zaworów TRV, termostatów ściennych i przełączników do sterowania wymiennikami ciepła napędzanymi wentylatorami w hali głównej i kotłem.
Poniżej znajduje się panel zawierający najważniejsze wartości dla programisty/instalatora:
Rysunek 2:Interfejs oprogramowania Domoticz.
Umożliwia również wyświetlanie planu piętra z dowolną liczbą kluczowych szczegółów. Ponownie, używamy tego do szczegółowego podglądu tego, co się dzieje, jeśli jest to potrzebne, co było bardzo przydatne podczas tworzenia programu w Pythonie.
Rysunek 3:Plan piętra Domoticza.
Na planie piętra pokazujemy każde urządzenie. Gdybyśmy mogli zmienić grafikę używaną do termostatów ściennych Danfoss, odróżniałoby to je od…
Rysunek 4:Wykres ogrzewania Domoticza.
Domoticz jest również bardzo przydatny do oceny tempa nagrzewania się każdego pomieszczenia, co jest kluczową informacją do obliczenia czasu rozpoczęcia nagrzewania pomieszczenia. Niektóre pomieszczenia są dość duże i nagrzewanie ich zajmuje sporo czasu. Oczywiście kolejnym krokiem dla programu w Pythonie jest samodzielne rejestrowanie tempa nagrzewania, aby mógł on dowiedzieć się, jak zmienia się ono w zależności od temperatury początkowej, ale to już w kolejnej iteracji.
Ostatecznie prawdopodobnie będziemy używać Domoticza tylko do wyświetlania temperatury i nastaw termostatów ściennych Danfoss w czterech głównych pomieszczeniach i
Domoticz umożliwia również bardzo przydatny dostęp do najniższego poziomu
Rysunek 5:Sterowanie urządzeniami Openzwave.
Tutaj widać, że ograniczyliśmy maksymalną temperaturę, o jaką użytkownicy mogą poprosić, do 22°C, aby zniechęcić niecierpliwych użytkowników, którzy wierzą, że im wyższa temperatura, tym szybciej ogrzeje się pomieszczenie. Przypuszczam, że to efekt tysiącleci palenia drewnem; im więcej palisz, tym szybciej się nagrzeje, a usunięcie tej cechy z naszej populacji zajmie co najmniej pokolenie.
Prosty interfejs sieciowy
Choć Domoticz oferuje wszystko, czego może oczekiwać każdy deweloper, uznaliśmy, że potrzebujemy niezwykle przejrzystego i prostego interfejsu, który pokazuje:
- Aktualny czas
- Pokoje
- Przez kogo są zajęte, jeśli ktoś
- Czas zajętości danego użytkownika w danym pokoju
- Nadchodzące rezerwacje
- Rzeczywista temperatura w każdym pomieszczeniu
- Wymagana temperatura dla każdego pomieszczenia
- Stan baterii
- Czy kocioł jest włączony czy wyłączony
Będzie to najłatwiejszy interfejs monitorowania dla naszej grupy wolontariuszy-administratorów.
Rysunek 6:Główny interfejs ogrzewania sieciowego.
Jeżeli administrator uzna, że konieczna jest zmiana żądanej temperatury w pomieszczeniu, kliknięcie żądanej temperatury umożliwi wprowadzenie nowej wartości:
Rysunek 7:Indywidualny interfejs internetowy grzejnika.
Jeśli rzeczywista temperatura jest wyświetlana na czerwono, oznacza to, że jest nadal poniżej żądanej temperatury; jeśli jest zielona, oznacza to, że temperatura została osiągnięta. Na powyższym zdjęciu głównym widać, że Hala Główna wciąż się podnosi, teoretycznie osiągając 21°C w momencie spotkania WI, godzinę i trzy kwadranse później, o godzinie 19:00. Foyer, część wspólna budynku, już osiągnęła temperaturę, ponieważ wcześniej tego dnia była wykorzystywana przez kawiarnię. Strona została stworzona w AngularJS i działa z wykorzystaniem kanałów JSON i żądań HTTP.
Streszczenie
Tak więc, biorąc pod uwagę wszystkie dostępne systemy, od gotowych systemów sterowania zaworami termostatycznymi, które niestety nie mają możliwości pobierania danych z innych systemów, aż po zawory termostatyczne zasilane z sieci, sterowane przez wiele urządzeń PiZero, zdecydowaliśmy się na
Zbudowaliśmy system i działa. Grupy korzystające z Instytutu krzyczały z zachwytu, gdy wszystko było dla nich ciepłe, nawet o poranku. Wdrożyliśmy prosty system monitorowania i kontroli, który wysyła e-maile, gdy coś pójdzie nie tak lub baterie się wyczerpią. Nigdy więcej nie pozwól, aby ogrzewanie było włączone w pokoju przez trzy dni, zanim ktoś je zauważy.
Za 5 lat takie rzeczy staną się normą, ale chciałbym zachęcić administratorów starszych budynków publicznych, wyposażonych w proste systemy grzewcze, aby przyjęli do wiadomości, że takie systemy można z łatwością zmodernizować, czyniąc je bardziej inteligentnymi i praktycznie bez żadnych zakłóceń.
Vesternet Studia przypadków
Przeczytaj wszystkie nasze prawdziwe studia przypadków użytkowników Tutaj
