O Instituto Abington tem sido um ponto de encontro central para a vila desde a sua inauguração em 1909. Agora, em 2017, chegou a hora de substituir a antiga caldeira de aquecimento e adicionar um sistema inteligente aquecimento sistema de controle para permitir que o salão da vila seja confortável, mas economize energia e dinheiro.
"Precisávamos de um sistema de aquecimento melhorado e com eficiência energética para permitir que o Instituto atendesse nossos moradores e economizasse dinheiro"... Comitê de Gestão |  |
Introdução – por que construímos o sistema de controle de aquecimento?
O Comitê de Gestão do Instituto Abington dedicou um tempo considerável à investigação de alternativas às caldeiras alimentadas por combustíveis fósseis para o aquecimento do Instituto. Há uma infinidade de opções, todas com diferentes compromissos, custos, potenciais planos de retorno, necessidades de espaço/terreno, etc. Some-se a isso o fato de que o governo altera os planos de retorno mais rapidamente do que o comitê de gestão consegue obter orçamentos, revisar, responder e implementar, e parecia impossível encontrar a solução certa.
Curiosamente, em uma pesquisa independente que solicitamos, éramos mais propensos a economizar dinheiro (e ser verdes) ao não desperdiçando calor, porém ele foi gerado, então a velha, complicada e problemática caldeira (que ninguém conseguia consertar) foi substituída por uma fisicamente menor, com a mesma capacidade de aquecimento, feita por um conhecido fabricante de caldeiras, para o qual engenheiros de serviço competentes podem ser facilmente encontrados em um raio de 8 quilômetros.
A antiga caldeira tinha um truque inteligente (embora ineficiente): ligava quando o tempo lá fora esfriava, e então os termostatos do radiador em cada cômodo controlavam a temperatura ambiente. A nova caldeira tem apenas UM termostato (interno) e, portanto, não é possível saber exatamente quando aquecer o prédio inteiro. Portanto, além de a caldeira ficar ligada mais do que o necessário, os usuários chegavam a cômodos frios porque os termostatos do radiador haviam sido reduzidos (como é a regra, para economizar dinheiro) e, às vezes, para piorar a situação, aumentar o termostato do radiador não surtia efeito, pois a caldeira estaria desligada, tendo atingido a temperatura desejada, onde o termostato do cômodo estava.
Para superar isso, automação residencial
Foi desenvolvido e instalado um sistema que pode controlar a temperatura ambiente de cada radiador individualmente, por controle de rádio, e um controlador central baixa a matriz de ocupação esperada do edifício do site do Instituto e liga os radiadores na temperatura desejada para o grupo ocupante, antes dos períodos de ocupação de cada cômodo, e diminui a temperatura quando a ocupação termina."Dessa forma, aquecemos apenas os ambientes que necessitam e pelo menor tempo possível. Proporcionando o máximo conforto com o menor custo de energia e com a menor intervenção humana."
Características e benefícios
| Recurso | Beneficiar |
|---|---|
| Define as salas para a temperatura correta do grupo reservado | O grupo chega e encontra a(s) sala(s) pronta(s) para uso |
| Define a temperatura de fundo dos cômodos quando vazios | Instituto não desperdiça dinheiro aquecendo salas vazias |
| Execuções sem intervenção (de reservas) | Ninguém precisa sair cedo para ligar os radiadores |
| Permite intervenção manual por termostato de parede | Permite que os grupos ajustem a temperatura |
| Temperaturas diferentes são definidas para cada grupo/sala | Para atender diferentes atividades por sala para cada grupo |
| Conhece a taxa de aquecimento de cada cômodo | Pode ligar o aquecimento a tempo para uma divisão |
| Pode ser controlado por meio de uma página da web ou aplicativo de telefone | Quaisquer alterações tardias podem ser gerenciadas remotamente |
| Sabe que partes do edifício são comuns | Também pode garantir que o foyer etc. seja aquecido quando necessário |
Equipamentos usados
| Item de equipamento | Quantidade |
|---|---|
| 1 | |
| Raspberry Pi v3 | 1 |
| Qubino | 1 |
| 2 | |
| Cometa | 2 |
| 6 | |
| Danfoss | 4 |
| Peças elétricas variadas da MK Grid: interruptores momentâneos, indicadores, fusíveis | - |
Custo total O custo de hardware para um edifício de tamanho considerável com quatro salas principais (além de outras salas menos utilizadas) foi inferior a £ 1.000, valor que esperamos recuperar em alguns anos, reduzindo nossos gastos de £ 3 mil por ano com óleo de aquecimento. Foi muito menos prejudicial e mais barato do que reformar o encanamento do edifício para trocar a única zona de aquecimento (apenas um fluxo/retorno alimentando todos os radiadores e trocadores de calor) para ter 6 zonas.
Todos os equipamentos funcionaram perfeitamente, mas poderei dar uma visão melhor deles quando forem reincorporados ao sistema estável que temos agora.
Os dois
O Qubino é usado para controlar a válvula de aquecimento central no sistema de aquecimento, pois possui contatos livres de tensão que nos permitem interromper a alimentação do controlador de aquecimento/aquecimento existente (que agora está configurado para funcionar 24 horas por dia, 7 dias por semana). Isso foi preferível à remoção do controlador existente, pois ele também controla a água quente, que não precisamos alterar, e permite o retorno ao sistema antigo caso tenhamos algum problema com o novo sistema.
Os pedaços elétricos eram para fazer um trabalho adequado de fiação no
Software usado
Decidimos usar uma placa RaspBerry Pi (v3) executando um software que nos permitisse programar exatamente o que precisávamos.
- Servidor de Automação Domoticz para Linux no Raspberry Pi
- Um script Python personalizado para interagir com os Dados de Ocupação do Site de Reservas do Instituto denominado BkinTRVCtrl.py
- Uma página PHP no site de reservas para produzir um cronograma contínuo de 7 dias de dados de ocupação como JSON
Domoticz e BkinTRVCtrl.py ambos são iniciados na inicialização.
DNS dinâmico
Nós também usamos freedns.afraid.org Para poder acessar o Domoticz e o SSH no Pi usando um nome de domínio, já que a BT é nosso provedor de internet e não fornece endereços IP estáticos. No entanto, com a verificação de endereço IP do domínio sendo executada a cada 5 minutos, é muito raro não estabelecer uma conexão imediata.
Esquema de alto nível do sistema de reserva e controle de aquecimento
O sistema de reservas online já existia, desenvolvido em PHP e MySQL, e gerencia as reservas e o faturamento do Instituto Abington. Ele oferece a programação de reservas dos próximos 7 dias como um arquivo JSON, que é coletado diariamente pelo programa Python em execução no RaspBerry Pi do Instituto.
Figura 1: Esquema de controle de aquecimento de Abington.
O Pi também está executando o Domoticz, que fornece uma interface detalhada (por meio de aplicativo ou página da web) para todos os
Para permitir acesso externo à Internet para Domoticz etc., estamos usando freedns.afraid.org para poder acessar o Pi em xxx.xxx.org.
O Domoticz permite a configuração e o controle de todos os aspectos do sistema e fornece tudo o que é necessário para configurar, controlar e monitorar o status de todos os dispositivos, incluindo TRVs, termostatos de parede e interruptores para controlar os trocadores de calor acionados por ventilador no Salão Principal e na caldeira.
Aqui está um painel de alguns valores cruciais para o desenvolvedor/instalador:
Figura 2: Interface do software Domoticz.
Ele também permite a exibição de uma planta baixa com quantos detalhes importantes você desejar. Novamente, usamos isso para uma visão detalhada do que está acontecendo, se necessário, o que foi muito útil durante o desenvolvimento do programa em Python.
Figura 3: Planta baixa da Domoticz.
Na planta baixa, mostramos todos os dispositivos. Se pudéssemos mudar a imagem usada para os termostatos de parede Danfoss, isso os distinguiria dos
Figura 4: Gráfico de aquecimento Domoticz.
O Domoticz também é muito útil para avaliar a taxa de aquecimento de cada cômodo, um dado vital para calcular o momento em que o aquecimento deve começar. Alguns cômodos são bem grandes e demoram bastante para atingir a temperatura desejada. É claro que o próximo passo do programa em Python é registrar a taxa de aquecimento para que ele possa aprender como ela varia dependendo da temperatura inicial, mas isso fica para uma iteração futura.
No final, provavelmente usaremos apenas o Domoticz para mostrar a temperatura e os pontos de ajuste dos termostatos de parede Danfoss nas quatro salas principais e
Além disso, muito útil, o Domoticz permite acesso ao nível inferior de
Figura 5: Controle de dispositivo Openzwave.
Aqui você pode ver que definimos a temperatura máxima que os usuários podem solicitar como limitada a 22°C para frustrar usuários impacientes que acreditam que quanto maior a temperatura solicitada, mais rápido o ambiente esquentará. Imagino que isso venha de milênios de queima de madeira; quanto mais você colocar, mais rápido ele esquentará, e levará pelo menos uma geração para eliminar essa característica da nossa população.
Interface Web Simples
No entanto, embora o Domoticz ofereça tudo o que um desenvolvedor pode desejar, sentimos que precisávamos de uma interface simples e ultra clara que mostrasse:
- A hora atual
- Os quartos
- Por quem eles estão ocupados, se houver alguém
- Os tempos de ocupação daquele usuário naquela sala
- Próximas reservas
- A temperatura real de cada sala
- A temperatura solicitada para cada ambiente
- Status da bateria
- Se a caldeira está ligada ou desligada
Esta será a interface de monitoramento mais fácil para nosso grupo de administradores voluntários.
Figura 6: Interface principal de aquecimento da Web.
Caso o administrador sinta necessidade de alterar a temperatura solicitada em uma sala, clicar na temperatura solicitada permite a entrada de um novo valor:
Figura 7: Interface Web de radiador individual.
Se a temperatura real estiver em vermelho, ela ainda está abaixo da temperatura solicitada; se estiver em verde, a temperatura foi atingida. Na imagem principal acima, você pode ver que o Salão Principal ainda está em ascensão, teoricamente atingindo 21°C no momento da reunião do WI, uma hora e três quartos depois, às 19h. O Foyer, uma área comum do prédio, já atingiu a temperatura desejada porque foi usado anteriormente para o café. A página foi construída em AngularJS e executada usando feeds JSON e solicitações HTTP.
Resumo
Então, tendo considerado todos os sistemas disponíveis, desde sistemas de controle TRV prontos para uso que, infelizmente, não têm capacidade de ingerir dados de outros sistemas, até TRVs operados pela rede elétrica controlados por vários PiZeros, decidimos ir com
Construímos o sistema e ele funciona. Grupos que utilizam o Instituto se maravilham ao encontrar tudo quentinho, mesmo logo de manhã. Temos um sistema simples de monitoramento e controle, que envia e-mails quando algo dá errado ou as pilhas estão fracas. Nunca mais deixe o aquecimento ligado em um cômodo por três dias sem que alguém o perceba.
Em 5 anos, essas coisas serão a norma, mas eu encorajaria os administradores de edifícios públicos mais antigos, com sistemas de aquecimento simples, a abraçar a ideia de que tais sistemas podem ser atualizados para serem mais inteligentes com notável facilidade e praticamente sem interrupção.
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