Fallstudie - Abington Institute Värmekontroll

Abington-institutet har varit ett centralt mötesplats för byn sedan första öppningen 1909. Nu, 2017, hade tiden kommit att ersätta den gamla värmepannan och lägga till ett intelligent värmekontrollsystem för att göra det möjligt för byhallen att vara bekväm men spara energi och pengar.

"Vi behövde ett förbättrat, energieffektivt värmesystem för att tillåta institutet att tjäna våra bybor och spara pengar" ... ledningskommitté

Introduktion - Varför byggde vi värmekontrollsystemet?

Abington Institute Management Committee spenderade en del betydande tid att undersöka alternativ till fossila bränsleeldade pannor för att värma institutet. Det finns en mängd val som alla med olika kompromisser, kostnader, potentiella återbetalningssystem, behov av utrymme / mark etc. Lägg till det faktum att regeringen ändrar återbetalningssystemen snabbare än förvaltningskommittén kan få citat, granska, svara och genomföra Och det verkade omöjligt att hitta den rätta lösningen.

Intressant, i en oberoende undersökning vi begärde, var vi mer benägna att spara pengar (och vara grön) av inte slösa värme, men det genererades, så den gamla, överkomplicerade, besvärliga pannan (som ingen kunde fixa) ersattes med en fysiskt mindre med samma uppvärmningskapacitet gjord av en välkänd panntillverkare för vilka kompetenta serviceingenjörer lätt kan hittas inom 5 miles.

Den gamla pannan hade en smart (om ineffektivt) trick; Det brukade slå på om vädret är kallt och då skulle radiatorstatistik i varje rum styra rumstemperaturerna. Den nya pannan har bara en (inomhus) termostat, och så kan det inte verkligen veta när du ska värma hela byggnaden. Därför, förutom att pannan är på mer än det behöver vara, kommer användarna att komma fram till kalla rum, eftersom radiatorstatistikerna hade blivit nedslagna (som regeln, för att spara pengar) och ibland, för att lägga till förolämpning mot skada, vridning av radiatorn Stat upp skulle inte ha någon effekt eftersom pannan skulle vara av, ha nått måltemperaturen där enkelrumstermostaten var.

För att övervinna detta har ett system utvecklats och installerats som kan styra setpunktstemperaturen för varje radiatorstat individuellt, med radiokontroll, och en central styrenhet hämtar den förväntade byggbeläggningsmatrisen från institutets webbplats och gör radiatorerna på, till Önskad temperatur för den ockuperande gruppen, i förväg av varje rums ockuperade perioder och stänger temperaturen när beläggningen slutar.

Funktioner och Fördelar

Funktion	Fördel
Ställer in rum för att korrigera temp för bokad grupp	Gruppen kommer till att hitta rum (er) redo för användning
Ställer rum till bakgrundstemperatur när det är tomt	Institutet slösar inte pengar uppvärmning tomma rum
Körs utan ingripande (från bokningar)	Ingen måste gå tidigt för att slå på radiatorer
Tillåter manuell ingrepp med väggtermostat	Tillåter grupper att justera temperaturen
Olika temps är inställda för varje grupp / rum	För att passa olika aktiviteter per rum för varje grupp
Känner värmekostnaden för varje rum	Kan slå på uppvärmning 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 kommunala	Kan också se till att foajén etc. uppvärms vid behov

Använd utrustning

Utrustningobjekt	Kvantitet
AEOTECH Z-Stick USB Z-Wave Controller	1
Hallon pi v3	1
Qubinino z-våg 1d relä	1
FIBARO Z-WAVE Encell Switch 2	2
Comet Z-WAVE termostatiska radiatorventiler (TRV)	2
POPP Z-WAVE-termostatiska radiatorventiler (TRV)	6
Danfoss z-våg temperatursensorer	4
Assorted MK Grid Electrical Bits: Momentomkopplare, indikatorer, säkringar	-

Total kostnad för hårdvara för en byggnad med stor storlek med fyra huvudrum (plus andra mindre använda rum) var mindre än 1000 pund som vi förväntar oss att återhämta sig om ett par år genom att minska våra £ 3kpa uppvärmningsolja. Det var enormt mindre störande och billigare än att återvila byggnaden för att ändra den enda uppvärmningszonen (bara ett flöde / retur som matar alla radiatorer och värmeväxlare) för att ha 6 zoner istället.

All utrustning har utfört felfritt, men jag kommer att kunna ge bättre syn på dem när de återinförs i det stabila systemet vi nu har.

De två fibaro-omkopplarna är att styra de befintliga två fläktdrivna värmeväxlare som används (tillsammans med en radiator) för att värma huvudhallen, ett utrymme på ca 300m³.

QUBINO används för att styra den centrala värmeventilen på värmesystemet eftersom det har voltfria kontakter som tillåter oss att avbryta matningen från den befintliga C / H-kontrollenheten (som nu är inställd på den 24/7). Detta var företrädesvis att ta bort den befintliga kontrollenheten, eftersom det också styr det heta vattnet som vi inte behövde ändra och det tillåter att det gamla systemet återfinns. Om vi ​​har problem med det nya systemet.

De elektriska bitarna och bitarna var att göra ett ordentligt jobb med ledningar i Fibero- och Qubino-enheterna, för att lägga till en manuell styrbrytare (också mycket användbar för inskrivning!) Och en indikatorlampa och säkring.

Programvara som används

Vi bestämde oss för att använda en Raspberry Pi (V3) -körning som kör program för att kunna programmera exakt vad vi behövde.

• Domoticz Automation Server För Linux på hallon Pi
• Ett anpassat Python-skript För att gränsa med beläggningsdata från Institute-bokningswebbplatsen heter bkintrvctrl.py
• En PHP-sida på bokningswebbplatsen att producera 7 dagars rullande schema med beläggningsdata som JSON

Domoticz och bkintrvctrl.py startas båda vid uppstart.

Schematisk hög nivå med bokningssystem och värmekontroll

Det online bokningssystemet fanns redan, byggt i PHP och MySQL, och hanterar bokningar och fakturering för Abington-institutet. Det erbjuder nästa 7 dagars bokningsplan som en JSON-fil som samlas in varje dag av Python-programmet som körs på Raspberry Pi som är på institutet.

Figur 1: Abington värmekontroll schematisk.

PI kör också Domoticz som ger ett detaljerat gränssnitt (via app eller webbsida) till alla Z-Wave-objekt som används och accepterar HTTP-kommandon för att styra de enheterna. Så, Python-programmet skickar HTTP-kommandon till Domoticz när rum behöver påbörja uppvärmning redo för en bokning eller att vända uppvärmningen som en bokningsändar.

För att tillåta extern tillgång till Domoticz etc. använder vi freedns.Afraid.org För att kunna komma åt PI på xxx.xxx.org.

Domoticz tillåter konfiguration och kontroll av alla aspekter av systemet och ger allt som behövs för att konfigurera, styra och övervaka statusen för alla enheter som innehåller TRV, väggtermostater och växlar för att styra fläktdrivna värmeväxlare i huvudhallen och pannan .

Här är en instrumentbräda av några viktiga värden för utvecklaren / installatören:

figur 2: Domoticz Software Interface.

Det tillåter också visning av en planlösning med så många eller få nyckeltal som du kanske önskar på den. Återigen använder vi detta för en detaljerad bild av vad som händer om vi behöver det, vilket har varit mycket användbart under utvecklingen av Python-programmet.

Figur 3: Domoticz planlösning.

På planlösningen visar vi varje enhet. Om vi ​​kunde ändra bilden som används för Danfoss-väggtermostaterna skulle det skilja dem från POPP TRV och statusdiagrammet skulle vara mycket tydligare. Ännu ett annat objekt på en oändlig lista över saker att göra. Åtminstone fanns det en bra ikon för en stor röd fläkt tillgänglig för värmeväxlarna och brasen för pannan. Föremål med en ON / OFF-status Vrid monokrom för att indikera att de är avstängda.

Figur 4: Domoticz värmegraf.

Domoticz är också mycket användbart för att bedöma värmekostnaden för varje rum, vilket är viktiga data för att kunna beräkna tiden för att börja värma upp rummet. Några av rummen är ganska stora och tar ett tag att komma till temperaturen. Naturligtvis är ett nästa steg för Python-programmet att spela in uppvärmningshastigheten för sig själv så det kan lära sig hur det 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 set-punkterna i Danfoss Wall-termostaterna i de fyra huvudrummen och Popp TRV i andra mindre viktiga rum, eftersom de är utrustade, men Domoticz är en underbar, se allt, Gör allt verktyg för att sitta mitt i systemet och det har visat sig vara mycket tillförlitligt. Jag har inte rört på de flesta av sina möjligheter här men det finns gott om liknande system där ute.

Också, mycket användbart, tillåter Domoticz tillgång till bottennivå av Z-WAVE-kommunikation, i det här fallet Openzwave, där du kan komma åt alla Nitty Gritty för varje enhet.

Figur 5: Openzwave Device Control.

Här kan du se att vi har ställt in den maximala temperaturen som användare kan begära begränsas till 22 ° C för att foela otåliga användare som tror att den högre temperaturen du begär, desto snabbare kommer rummet att värma upp. Jag antar att det kommer från årtusenden av brinnande trä; Ju mer du sätter på, desto snabbare blir det varmt och det tar åtminstone en generation att ta bort det draget från vår befolkning.

Enkelt webbgränssnitt

Men medan Domoticz erbjuder allt man kanske vill ha som utvecklare, kände vi att vi behövde ett extremt klart, enkelt gränssnitt som visar:

• Den aktuella tiden
• Rummen
• Vem de är upptagna av, om någon
• Ockupationstiderna för den användaren i det rummet
• Kommande bokningar
• Den faktiska temperaturen på varje rum
• Den begärda temperaturen för varje rum
• Batteri status
• Om pannan är på eller av

Detta kommer att bli det enklaste övervakningsgränssnittet för vår grupp av volontäradministratörer.

Figur 6: Huvudwebvärmesgränssnitt.

Om administratören känner behovet av att ändra den begärda temperaturen i ett rum, medger du klickar på den begärda temperaturen tillträde till ett nytt värde:

Fig 7: Individuellt radiator webbgränssnitt.

Om den faktiska temperaturen visas i rött, är den fortfarande under den begärda temperaturen; Om det är grönt, har temperaturen uppnåtts. I huvudskottet ovan kan du se att huvudhallen fortfarande är på väg upp, teoretiskt anländer till 21 ° C när WI möts, en timme och tre fjärdedelar senare klockan 19:00. Foajén, ett gemensamt område i byggnaden har redan nått temperatur eftersom det användes tidigare på dagen för kaféet. Sidan är inbyggd i Angularjs och kör med JSON-flöden och HTTP-förfrågningar.

Sammanfattning

Så, med tanke på alla tillgängliga system, från Off-the-Shelf TRV-styrsystem som tyvärr saknar någon förmåga att ta med data från andra system, till exempel på drivna TRV som styrs av flera Pizeros, bestämde vi oss för att gå med Z- Våg och en central hallon pi. Hittills verkar det ha varit ett bra beslut, inte minst att stödet från Vesternet För Z-Wave-enheterna har varit (och förblir) utestående.

Vi har byggt systemet och det fungerar. Grupper som använder institutet har utropat i undra för att hitta allt varmt för dem, även första på morgonen. Vi har ett enkelt övervaknings- och styrsystem på plats och det mailar människor när något går fel eller batterier är låga. Aldrig igen bör uppvärmning vara kvar i ett rum i tre dagar innan någon upptäcker den.

Om 5 år kommer sådana saker att vara normen men jag skulle uppmuntra administratörer av äldre offentliga byggnader med enkla värmesystem för att omfamna tanken att sådana system kan uppgraderas för att vara mer intelligent med anmärkningsvärd lätthet och praktiskt taget ingen störning.

 

Vesternet Fallstudier

Läs alla våra reella användarvänliga studier Här