O Instituto Abington tem sido um ponto de encontro central para a aldeia desde a primeira abertura em 1909. Agora, em 2017, o tempo tinha vindo para substituir a velha caldeira de aquecimento e adicionar um sistema de controle de aquecimento inteligente para permitir que o salão da aldeia seja confortável, mas salvar energia e dinheiro.
"Precisamos de um sistema de aquecimento melhorado e eficiente energético para permitir que o Instituto atenda aos nossos moradores e economize dinheiro"... Comité de Gestão |
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Introdução - Por que construímos o sistema de controle de aquecimento?
O Comitê de Gestão do Instituto Abington gastou algum tempo considerável investigando alternativas para combustível fóssil disparou caldeiras para aquecer o instituto. Há uma infinidade de opções com vários compromissos, custos, regimes potenciais de retorno, necessidades de espaço / terra, etc. Adicione a que o governo muda os esquemas de retorno mais rapidamente do que o Comitê de Gestão pode obter cotações, revisar, responder e implementar e parecia impossível encontrar a solução certa.
Curiosamente, em uma pesquisa independente, solicitamos, éramos mais propensos a economizar dinheiro (e ser verde) por não desperdiçando calor, no entanto foi gerado, então a caldeira antiga, supercomplicada e problemática (que ninguém poderia corrigir) foi substituída por um fisicamente menor com a mesma capacidade de aquecimento feita por um fabricante de caldeiras bem conhecido para quem os engenheiros de serviços competentes podem ser facilmente encontrados dentro de 5 milhas.
A velha caldeira tinha um truque inteligente (se ineficiente); Costumava ligar se o tempo lá fora ficou frio e, em seguida, as estatísticas do radiador em cada quarto controlariam as temperaturas da sala. A nova caldeira tem apenas um termostato (interior) e, portanto, não pode realmente saber quando aquecer todo o edifício. Portanto, além da caldeira em mais do que precisa ser, os usuários chegariam a salas frias porque as estatísticas do radiador foram recusadas (como é a regra, para economizar dinheiro) e às vezes, para adicionar insulto à lesão, transformando o radiador Stat up não teria efeito porque a caldeira estaria desligada, tendo atingido a temperatura-alvo onde o termostato do quarto individual era.
Para superar este sistema foi desenvolvido e instalado que pode controlar a temperatura do ponto de ajuste de todas as estatísticas do radiador individualmente, por controle de rádio, e um controlador central faz o download da matriz de ocupação de construção esperada do site do Instituto e transforma os radiadores no Temperatura desejada para o grupo de ocupação, antes dos períodos ocupados de cada sala e transforma a temperatura quando a ocupação termina.
"Assim, somente tendo salas que exigem e pelo menor tempo possível. Fornecer o melhor conforto para o menor custo de energia, com a menor quantidade de entrada humana".
Características e benefícios
| Funcionalidade | Beneficiar |
|---|---|
| Define quartos para corrigir Temp para grupo reservado | Grupo chega para encontrar espaço (s) pronto para uso |
| Define quartos para Temp Plano quando vazio | Instituto não desperdiça dinheiro aquecendo quartos vazios |
| Corridas sem intervenção (de reservas) | Ninguém tem que ir cedo para ligar radiadores |
| Permite intervenção manual por termostato de parede | Permite que grupos ajustem a temperatura |
| Temps diferentes são definidos para cada grupo / sala | Para atender diferentes atividades por quarto para cada grupo |
| Conhece a taxa de aquecimento para cada quarto | Pode ligar aquecer apenas a tempo para um quarto |
| Pode ser controlado através de uma página da web ou aplicativo de telefone | Quaisquer alterações tardias podem ser gerenciadas remotamente |
| Conhece partes do edifício são comuns | Também pode garantir que o foyer etc. aquecido quando necessário |
Equipamento usado
| Item de equipamento | Quantidade |
|---|---|
| Aeotech Z-Stick USB Z-Wave Controller | 1 |
| Raspberry Pi v3. | 1 |
| Relé de Qubino Z-Wave 1D | 1 |
| FiBaro Z-Wave Switch 2 | 2 |
| Válvulas de radiador termostáticas de cometa Z-WAVE (TRV) | 2 |
| Válvulas de radiador termostáticas de onda popp (TRV) | 6 |
| Sensores de temperatura da onda de Danfoss Z | 4 |
| Assorted MK Grid Bits Elétricos: Interruptores momentâneos, indicadores, fusíveis | - |
Custo total de hardware para uma construção de tamanho considerável com quatro salas principais (mais outros quartos menos usados) foi inferior a £ 1000 que esperamos recuperar em alguns anos, reduzindo nosso gasto de óleo de aquecimento de £ 3kpa. Era extremamente menos perturbador e menos dispendioso do que re-encanamento do edifício para mudar a zona de aquecimento único (apenas um fluxo / retorno que alimenta todos os radiadores e trocadores de calor) para ter 6 zonas.
Todo o equipamento se realizou perfeitamente, mas eu serei capaz de dar uma visão melhor sobre aqueles uma vez que eles são re-incorporados no sistema estável que agora temos.
Os dois interruptores Fibaro são para controlar os dois trocadores de calor acionados por dois fãs existentes que são usados (junto com um radiador) para aquecer o salão principal, um espaço de cerca de 300m3.
O Qubino é usado para controlar a válvula de aquecimento central no sistema de aquecimento, pois possui contatos livres de volt que nos permitem interromper a alimentação do controlador C / H existente (que está agora definido como 24/7). Isso foi preferencial para remover o controlador existente porque isso também controla a água quente que não precisamos alterar e permite que a queda do sistema antigo, caso tenhamos um problema com o novo sistema.
Os bits elétricos e peças foram para fazer um trabalho adequado de fiação nos dispositivos Fibaro e Qubino, para adicionar um interruptor de controle manual (também muito útil para inscrição!) E uma luz indicadora e fusível.
Software usado
Decidimos usar um software de execução de placa de framboesa PI (V3) para nos permitir programar exatamente o que precisávamos.
- Server Domoticz Automation. Para Linux no PI de framboesa
- Um script Python personalizado Para interface com os dados de ocupação do site da reserva do Instituto chamado Bkintrvctrl.py
- Uma página PHP no site da reserva Para produzir 7 dias de rolamento de dados de ocupação como JSON
Domoticz e BkinTrvctrl.py estão ambos iniciados na inicialização.
DNS dinâmico
Também usamos Freedns.afraid.org para poder acessar o Domoticz e o SSH para, o PI usando um nome de domínio porque o BT é nosso ISP e não fornece endereços IP estáticos. No entanto, com a verificação do endereço IP para o domínio que funciona a cada 5 minutos, é muito raro não fazer uma conexão imediata.
Esquema de alto nível do sistema de reserva e controle de aquecimento
O sistema de reserva on-line já existia, construído em PHP e MySQL e lida com reservas e faturamento para o Instituto Abington. Ele oferece o próximo cronograma de reserva de 7 dias como um arquivo JSON que é coletado todos os dias pelo programa Python em execução no PI de framboesa que está no Instituto.
figura 1: Esquema de controle de aquecimento Abington.
O PI também está funcionando Domoticz, que fornece uma interface detalhada (via aplicativo ou página da web) a todos os itens do Z-Wave em uso e aceita comandos HTTP para controlar esses dispositivos. Assim, o programa Python envia comandos HTTP para Domoticz quando os quartos precisam iniciar o aquecimento para uma reserva ou para transformar o aquecimento como uma reserva termina.
Para permitir acesso externo à Internet a domictz etc. Estamos usando Freedns.afraid.org. para poder acessar o PI no xxx.xxx.org.
Domoticz permite a configuração e 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 que incluem TRVs, termostatos de parede e interruptores para controlar os trocadores de calor orientados ao ventilador no salão principal e na caldeira .
Aqui está um painel de alguns valores cruciais para o desenvolvedor / instalador:
Figura 2: Interface de software Domoticz.
Também permite a exibição de um plano com tantos ou poucos detalhes da chave que você pode desejar. Mais uma vez, usamos isso para uma visão detalhada do que está acontecendo se precisarmos, o que tem sido muito útil durante o desenvolvimento do programa Python.
Figura 3: Plano de Piso Domoticz.
No plano, estamos mostrando todos os dispositivos. Se pudéssemos mudar a imagem usada para os termostatos de parede de Danfoss, ele os distinguiria do POPP TRVs e o diagrama de status seria muito mais claro; Ainda outro item em uma lista interminável de coisas para fazer. Pelo menos havia um bom ícone de um grande ventilador vermelho disponível para os trocadores de calor e a fogueira para a caldeira. Itens com um status de ligar / desligar, gire o monocromático para significar que eles estão desligados.
Figura 4.: Gráfico de aquecimento Domoticz.
Domoticz também é muito útil para avaliar a taxa de aquecimento de cada quarto, que é dados vitais para ser capaz de calcular o tempo em que começar a aquecer a sala. Alguns dos quartos são bastante grandes e levam um bom tempo para chegar à temperatura. Claro, um próximo passo para o programa Python é registrar a taxa de aquecimento para si mesmo para que possa aprender como isso varia dependendo da temperatura inicial, mas isso é para uma futura iteração.
Em última análise, provavelmente só usaremos Domoticz para mostrar a temperatura e os pontos de ajuste dos termostatos da parede de Danfoss nas quatro salas principais e do popp trvs em outros quartos menos importantes, como são montados, mas Domoticz é maravilhoso, ver tudo, Faça tudo ferramenta para se sentar no meio do sistema e provou ser muito confiável. Eu não toquei na maioria de suas capacidades aqui, mas há muitos sistemas similares por aí.
Além disso, muito útil, Domoticz permite o acesso ao nível inferior da comunicação Z-Wave, neste caso OpenZwave, onde você pode acessar todos os nitty gritty para cada dispositivo.
Figura 5.: Controle do dispositivo OpenZwave.
Aqui você pode ver que definimos a temperatura máxima que os usuários podem solicitar ser limitados a 22 ° C para modificar usuários impacientes que acreditam que a temperatura mais alta que você solicita, mais rápido a sala vai aquecer. Eu acho que isso vem de milênios de madeira ardente; Quanto mais você colocar, mais rápido será quente e levará pelo menos uma geração para remover essa característica da nossa população.
Interface web simples.
No entanto, enquanto Domoticz oferece tudo o que se pode querer como desenvolvedor, sentimos que precisávamos de uma interface simples e simples que mostra:
- A hora atual
- Os quartos
- Quem eles são ocupados, se alguém
- Os tempos de ocupação para esse usuário naquele quarto
- Próximas reservas
- A temperatura real de cada quarto
- A temperatura solicitada para cada quarto
- Status da bateria
- Se a caldeira está ligada ou desligada
Esta será a interface de monitoramento mais fácil para o nosso grupo de administradores voluntários.
Figura 6.: Interface principal de aquecimento da Web.
Se o administrador sentir a necessidade de alterar a temperatura solicitada em uma sala, clicando na temperatura solicitada permite a entrada de um novo valor:
Figura 7.: Interface Web do Radiador Individual.
Se a temperatura real é mostrada em vermelho, ela ainda está abaixo da temperatura solicitada; Se é verde, a temperatura foi alcançada. No tiro principal acima, você pode ver que o salão principal ainda está no caminho para cima, teoricamente chegando a 21 ° C quando o WI se encontra, uma hora e três trimestres depois às 19:00. O foyer, uma área comunitária do prédio já atingiu a temperatura porque foi usado no início do dia para o café. A página é construída em AngularJs e é executado usando feeds JSON e solicitações HTTP.
Resumo
Assim, tendo considerado todos os sistemas disponíveis, desde os sistemas de controle TRV off-the-prateleira que são, infelizmente, desprovidos de qualquer capacidade de ingerir dados de outros sistemas, através da rede elétrica operados controlados por múltiplos pizzos, decidimos ir com Z- Onda e um pi de framboesa central. Até agora, isso parece ter sido uma boa decisão, não menos importante que o apoio de Vesternet Para os dispositivos Z-Wave foi (e permanece) excelente.
Nós construímos o sistema e funciona. Grupos usando o Instituto exclamaram de admirar encontrar tudo quente para eles, até primeira coisa de manhã. Temos um sistema simples de monitoramento e controle no local e envia em e-mails quando algo dá errado ou as baterias são baixas. Nunca mais o aquecimento deve ser deixado em uma sala por três dias antes de alguém descobre.
Em 5 anos, essas coisas serão a norma, mas eu encorajaria administradores de edifícios públicos mais antigos com sistemas de aquecimento simples para abraçar a ideia de que tais sistemas podem ser atualizados para serem mais inteligentes com facilidade notável e praticamente nenhuma ruptura.
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