Abington Institute har varit en central mötesplats för byn sedan öppnandet 1909. Nu, år 2017, var det dags att byta ut den gamla värmepannan och lägga till en intelligent uppvärmning styrsystem för att göra byagården bekväm men samtidigt spara energi och pengar.
"Vi behövde ett förbättrat, energieffektivt värmesystem för att institutet skulle kunna betjäna våra bybor och spara pengar."... Förvaltningskommitté |  |
Introduktion – varför byggde vi värmestyrningssystemet?
Abington Institutets ledningskommitté lade ner avsevärd tid på att undersöka alternativ till fossilbränsleeldade pannor för att värma institutet. Det finns en mängd alternativ, alla med olika kompromisser, kostnader, potentiella återbetalningsplaner, behov av utrymme/mark etc. Lägg till det faktum att regeringen ändrar återbetalningsplanerna snabbare än ledningskommittén kan få offerter, granska, svara och implementera, och det verkade omöjligt att hitta rätt lösning.
Intressant nog, i en oberoende undersökning vi begärde, var vi mer benägna att spara pengar (och vara miljövänliga) genom att slösade inte bort värme, men den genererades, så den gamla, överkomplicerade, besvärliga pannan (som ingen kunde laga) ersattes med en fysiskt mindre med samma värmekapacitet, tillverkad av en välkänd panntillverkare för vilken kompetenta servicetekniker lätt kan hittas inom 8 kilometer.
Den gamla pannan hade ett smart (om än ineffektivt) knep; den brukade slå på sig om det blev kallt utomhus och sedan styrde radiatorstatistiken i varje rum rumstemperaturen. Den nya pannan har bara EN (inomhus) termostat och kan därför inte riktigt veta när hela byggnaden ska värmas upp. Därför, förutom att pannan var på mer än nödvändigt, kom användare till kalla rum eftersom radiatorstatistiken hade sänkts (som regel är, för att spara pengar) och ibland, för att göra saken ännu värre, hade det ingen effekt att höja radiatorstatistiken eftersom pannan var avstängd, efter att ha nått måltemperaturen där den enskilda rumstermostaten var.
För att övervinna detta en hemautomation
Ett system har utvecklats och installerats som kan styra börtemperaturen för varje radiator individuellt, via radiostyrning, och en central styrenhet laddar ner den förväntade närvaromatrisen för byggnaden från institutets webbplats och slår på radiatorerna, till önskad temperatur för närvarogruppen, före varje rums närvaroperioder och sänker temperaturen när närvaron upphör."Därför värmer vi bara upp rum som kräver det och under kortast möjliga tid. Vi erbjuder bästa möjliga komfort till lägsta energikostnad med minsta möjliga mänskliga insatser.""
Funktioner och fördelar
| Särdrag | Förmån |
|---|---|
| Ställer in rummen på rätt temperatur för bokad grupp | Gruppen anländer och hittar rummen redo att användas |
| Ställer in rummen på bakgrundstemperatur när de är tomma | Institutet slösar inte pengar på att värma upp tomma rum |
| Körs utan ingripande (från bokningar) | Ingen behöver gå in tidigt för att tända elementen |
| Möjliggör manuell ingripande med väggtermostat | Låter grupper justera temperaturen |
| Olika temperaturer är inställda för varje grupp/rum | För att passa olika aktiviteter per rum för varje grupp |
| Känner till uppvärmningshastigheten för varje rum | Kan slå på värmen precis i tid för ett rum |
| Kan styras via en webbsida eller telefonapp | Eventuella sena ändringar kan hanteras på distans |
| Vet att delar av byggnaden är gemensamma | Kan även säkerställa att foajén etc. värms upp vid behov |
Utrustning som används
| Utrustningsartikel | Kvantitet |
|---|---|
| 1 | |
| Raspberry Pi v3 | 1 |
| Qubino | 1 |
| 2 | |
| Komet | 2 |
| 6 | |
| Danfoss | 4 |
| Blandade MK Grid-elbitar: momentanbrytare, indikatorer, säkringar | - |
Total kostnad Kostnaden för hårdvara för en byggnad av betydande storlek med fyra huvudrum (plus andra mindre använda rum) kostade mindre än 1 000 pund, vilket vi förväntar oss att tjäna in på ett par år genom att minska våra utgifter för eldningsolja på 3 000 pund per år. Det var betydligt mindre störande och billigare än att lägga om rören i byggnaden för att byta ut den enda värmezonen (bara ett fram-/returflöde som matar alla radiatorer och värmeväxlare) till 6 zoner istället.
All utrustning har fungerat felfritt, men jag kommer att kunna ge en bättre bild av den när den återinförlivas i det stabila system vi har nu.
De två
Qubino används för att styra centralvärmeventilen på värmesystemet eftersom den har potentialfria kontakter som gör att vi kan avbryta matningen från den befintliga värme-/varmvattenregulatorn (som nu är inställd på PÅ dygnet runt). Detta var att föredra framför att ta bort den befintliga regulatorn eftersom den också styr varmvattnet, vilket vi inte behövde ändra, och den möjliggör återgång till det gamla systemet om vi skulle få problem med det nya systemet.
De elektriska detaljerna skulle göra ett ordentligt jobb med kabeldragningen i
Programvara som används
Vi bestämde oss för att använda ett RaspBerry Pi (v3)-kort med programvara för att kunna programmera exakt vad vi behövde.
- Domoticz Automation Server för Linux på Raspberry Pi
- Ett anpassat Python-skript att samverka med beläggningsdata från institutets bokningswebbplats som heter BkinTRVCtrl.py
- En PHP-sida på bokningswebbplatsen att producera ett 7-dagars rullande schema för beläggningsdata som JSON
Domoticz och BkinTRVCtrl.py båda startas vid uppstart.
Dynamisk DNS
Vi använder också freedns.afraid.org att kunna komma åt Domoticz på, och SSH till, Pi:n med ett domännamn eftersom BT är vår internetleverantör och inte tillhandahåller statiska IP-adresser. Men med IP-adresskontrollen för domänen som körs var 5:e minut är det mycket sällsynt att man inte upprättar en omedelbar anslutning.
Översiktsschema över bokningssystem och värmestyrning
Onlinebokningssystemet fanns redan, byggt i PHP och MySQL, och hanterar bokningar och fakturering för Abington Institute. Det erbjuder bokningsschemat för de kommande 7 dagarna som en JSON-fil som samlas in varje dag av Python-programmet som körs på RaspBerry Pi som finns på institutet.
Figur 1Abington värmeregleringsschema.
Pi:n kör även Domoticz som ger ett detaljerat gränssnitt (via app eller webbsida) till alla
För att tillåta extern internetåtkomst till Domoticz etc. använder vi freedns.afraid.org för att kunna komma åt Pi på xxx.xxx.org.
Domoticz möjliggör konfiguration och kontroll av alla aspekter av systemet och tillhandahåller allt som behövs för att konfigurera, styra och övervaka statusen för alla enheter, inklusive temperaturregleringsventiler, väggtermostater och brytare för att styra de fläktdrivna värmeväxlarna i huvudhallen och pannan.
Här är en översikt över några viktiga värden för utvecklaren/installatören:
Figur 2Domoticz-programvarugränssnitt.
Det möjliggör också visning av en planritning med så många eller få viktiga detaljer som du önskar. Återigen använder vi detta för en detaljerad vy över vad som händer om vi behöver det, vilket har varit mycket användbart under utvecklingen av Python-programmet.
Figur 3Domoticz planritning.
På planritningen visar vi alla enheter. Om vi kunde ändra bilden som används för Danfoss väggtermostater skulle det skilja dem från de andra.
Figur 4Domoticz värmegraf.
Domoticz är också mycket användbart för att bedöma uppvärmningshastigheten för varje rum, vilket är viktig data för att kunna beräkna tiden då rummet ska börja värmas upp. Vissa av rummen är ganska stora och det tar ett tag att nå rätt temperatur. Naturligtvis är ett nästa steg för Python-programmet att registrera uppvärmningshastigheten för sig självt så att det kan lära sig hur den varierar beroende på starttemperaturen, men det är för en framtida iteration.
I slutändan kommer vi förmodligen bara att använda Domoticz för att visa temperaturen och börvärdena för Danfoss väggtermostater i de fyra huvudrummen och
Dessutom, mycket praktiskt, ger Domoticz åtkomst till den nedre nivån av
Figur 5Openzwave-enhetskontroll.
Här kan du se att vi har begränsat den maximala temperaturen som användare kan begära till 22 °C för att motverka otåliga användare som tror att ju högre temperatur man begär, desto snabbare kommer rummet att värmas upp. Jag antar att det kommer från årtusenden av vedeldning; ju mer man lägger på, desto snabbare blir det varmt och det kommer att ta minst en generation att ta bort den egenskapen från vår population.
Enkelt webbgränssnitt
Men även om Domoticz erbjuder allt man kan önska sig som utvecklare, kände vi att vi behövde ett ultratydligt och enkelt gränssnitt som visar:
- Den aktuella tiden
- Rummen
- Vem de är upptagna av, om någon
- Användarens vistelsetider i det rummet
- Kommande bokningar
- Den faktiska temperaturen i varje rum
- Den önskade temperaturen för varje rum
- Batteristatus
- Om pannan är på eller av
Detta kommer att vara det enklaste övervakningsgränssnittet för vår grupp av volontäradministratörer.
Figur 6Huvudgränssnitt för webbvärme.
Om administratören anser att den önskade temperaturen i ett rum behöver ändras, kan ett nytt värde anges genom att klicka på den önskade temperaturen:
Figur 7Webbgränssnitt för individuella radiatorer.
Om den faktiska temperaturen visas i rött är den fortfarande under den begärda temperaturen; om den är grön har temperaturen uppnåtts. I huvudbilden ovan kan du se att huvudhallen fortfarande är på väg uppåt och teoretiskt sett når 21°C när WI möts, en timme och tre kvart senare klockan 19:00. Foajén, ett gemensamt område i byggnaden, har redan uppnått temperatur eftersom det användes tidigare under dagen för caféet. Sidan är byggd i AngularJS och körs med JSON-flöden och http-förfrågningar.
Sammanfattning
Så, efter att ha övervägt alla tillgängliga system, från standard TRV-styrsystem som tyvärr saknar kapacitet att hämta data från andra system, till nätdrivna TRV:er som styrs av flera PiZeros, bestämde vi oss för att välja...
Vi har byggt systemet och det fungerar. Grupper som använder institutet har utropat förundrade över att allt är varmt för dem, även tidigt på morgonen. Vi har ett enkelt övervaknings- och styrsystem på plats och det skickar ett e-postmeddelande till folk när något går fel eller batterierna är låga. Aldrig mer ska värmen lämnas på i ett rum i tre dagar innan någon upptäcker det.
Om fem år kommer sådana saker att vara normen, men jag skulle vilja uppmuntra förvaltare av äldre offentliga byggnader med enkla värmesystem att anamma idén att sådana system kan uppgraderas till att bli mer intelligenta med anmärkningsvärd lätthet och praktiskt taget utan störningar.
Vesternet Fallstudier
Läs alla våra fallstudier av verkliga användare Här
