Розумний будинок своїми руками, автоматизація системи опалення

Розумний будинок своїми руками, автоматизація системи опалення

Чи не годину підкинути дров?

Тепер у нас є інформація від температурних датчиків і є схема реалізації виконавчого механізму, керованого ключа на базі 1-wire. Чи не можна управляти системою опалення? Легко!
Електропривід для змішувача ESBE На відміну від включення / вимикання світла регулювання системи опалення по чому залежить від того, яке застосовується опалювальне обладнання. Очевидно, що регулювання потужності ТЕНів здійснюється не так, як регулювання за допомогою трьох ходових змішувачів. У моїй системі використовуються 3-х ходові змішувачі ESBE. 3-х ходовий змішувач ― це кран, який в подачу підмішує обратку. Цим досягається потрібна температура подачі. Крутити цей кран можна вручну, а можна за допомогою електроприводу, наприклад, тієї ж фірми ESBE. Приводь ESBE бувають з 2-х точковим, 3-х точковим регулюванням, а також пропорційним регулюванням 0-10В. У нашому випадку найпростішим способом є 3-х точкове регулювання з живленням від 220В. Принцип простий. Замикаємо один контакт ― привід рухається в одну сторону. Замикаючи інший контакт ― в протилежну. Як не важко здогадатися нам буде потрібно всього лише один модуль на Баха двоканальної мікросхема DS2406P, щоб реалізувати таку регулювання на практиці.

Пристрій приводу ESBE ARA661

Привід ESBE ARA661 зі знятою кришкою. Як видно, пристрій не дуже складні, але зате висока ціна.

Кінцеві вимикачі привода ESBE ARA661

Кілька слів про механічному поєднані 3-х ходового серії 3G і приводу. Компанія ESBE вважає, що достатня одного фіксатора-упору, який вкручується замість штатного болта в 3-х ходовий, щоб забезпечити нормальну роботу приводу. На ділі виявилося, що встановлений на кран привід з одним упором трохи люфтить. Начебто нічого страшного, але найбільша неприємність полягає в тому, що в момент включення приводу, перші кілька секунд (близько 10), він спочатку вибирає люфт, як бі повертаючи сам собі, а вже потім починає крутити кран. Цей ефект виникає у випадку, якщо автоматика повертає привід в напрямку, протилежному попередньому включенню. Такий стан речей мене не влаштовувало. Знадобилося б програмно враховувати напрямок попереднього включення і додавати годину роботи приводу, необхідне для компенсації люфту. Тому з підручних засобів я виготовив ще дві упору. Пазі для упорів у приводі збігалися тільки з одного боку і в центрі. Що вийшло видно на фотографіях.

3-х ходовий ESBE 3G

Вісь так пропонує робити фірма ESBE
для 3-х ходових серії 3G

А вісь так пропоную робити я

Після модифікації привід сидить по-нашому, по-російськи, залізно! Ніякого люфту. Це дозволить програмному забезпеченню більш чітко, плавно і передбачувано регулювати температуру теплоносія в контурі.

Три упору ― рідна і дві саморобних

3-х ходовий ESBE VRG

У 3-х ходових серії VRG цієї проблеми немає.
Кріплення приводу надійне

У приводу ESBE нормується час повного відкриття. Це означає, що, замикаючи контакт на 10 секунд, ми можемо припустити в якому становищі знаходиться привід. Альо ми можемо судити про становище приводу не тільки так. Досить повісити температурний датчик DS18B20 на подачу котла і такий же температурний датчик на подачу в контур після змішувального крана, щоб достовірно говорити про становище приводу і крана. Альо навіть і положення приводу, за великим рахунком, знаті зовсім не обов'язково. Адже якщо стоїть завдання підтримки в будинку постійної температури в 24 градуси, ми можемо крутити привід в ту чи іншу сторону, не піклуючись про його поточний положенні. У разі досягнення крайніх положень, кінцевики приводу автоматично вимкнуть електродвигун.

Мене часто запитують про схему підключення ESBE ARA661.
У приводу 3 дроти, пофарбовані в різні кольори
Синій (BU) ― N (нуль)
Чорний (BK) ― Подається 220. Рух приводу проти годинникової стрілки
Коричневий (BN) ― Подається 220. Рух приводу за годинниковою стрілкою
 

Плата 2-х канального ключа 1-wire для керування електроприводом 3-х ходового без корпусу.

Для управління опаленням я використовував 2-х канальний компонент DS2406P компанії Dallas, призначений для роботи в мережах 1-wire. На фотографії вище показань простий модуль на базі цього компонента. У поточний момент вся система управління будується на двох таких модулях. Один модуль управляє приводом 3-х ходового основного контуру опалення (один канал для збільшення температури, інший ― для зменшення). Другий модуль необхідний для автоматичного включення насоса контуру (канал А) і запит тепла від котла (канал Б). Крім того, за допомогою нескладної плати на базі MAX232A вдалося підключити до програми управління котел Vaillant VK INT, що дало мені можливість безпосередньо задавати температуру роботи котла. Стаття про підключення котла Vaillant до комп'ютера.

Схема управління опаленням за допомогою модулів 1-wire

Строго кажучи, для регулювання температури радіаторів опалення досить забезпечити автоматичне керування тільки приводом 3-х ходового крана за допомогою 2-х канального модуля на базі компонента DS2406P. Однак, з метою економії енергоресурсів у міжсезоння я вирішив також управляти насосом системи управління і котлом. Це дозволяє знизити витрати на електроенергію і газ. Програма управління визначає, коли кран знаходиться в закритому стані і відключає насос і котел. Навесні і восени ця функція затребувана, коли вдень ще (або вже) тепло, а вночі необхідно подавати 35-40 градусів в систему, для підтримки постійної комфортної температури в будинку. Крім того комп'ютер управляє температурою лінії котла. Зроблено це для того, щоб не допускати перегріву котельного контуру (у моїй системі використовується схема з гідравлічним разделітетем) у випадку, коли розбір тепла мінімальний. Найменше значення максимальної температури подачі для мого котла 60 градусів, що, втім, цілком достатня для вирішення цієї проблеми. Навіть у випадку повної відсутності споживання тепла, температура в котельному контурі не перевищує 73 градусів.

Перш ніж перейти до короткого опису алгоритму наведу принципову гідравлічну схему системи опалення. У моїй схемі застосовується так званий гідравлічний роздільник. Це елемент, який дозволяє розділити котельний (генерує тепло) контур і опалювальний, радіаторний (споживає тепло) контур. Гідравлічний чан (або по-іншому "Гідрострелка") представляє з себе шматок труби з 4 отворами. Зліва підключається подача і обратка котельного контуру, а праворуч подача і обратка споживає води (до якого може бути підключено будь-яку кількість контурів). Принцип роботи простий. Якщо зроблений правильний розрахунок по витраті води, то в режимі максимального споживання тепла, подача котельного контуру цілком надходить в подачу споживає води. У разі якщо котел виробляє надлишкову тепло, прикрилися 3-х ходові, відключилися деякі контури, теплоносій частково надходить у споживає контур, а частково починає циркулювати тільки в котельному контурі (подача надходить в обратку). Якщо ж витрата води в який споживає контурі вище ніж витрата води в котельному, то споживає контур починає підсмоктується свою ж обратку. Така схема унікальна тим, що дозволяє повністю позбавитися від небажаних ефектів викликаних ненормованим витратою теплоносія через котли, уникнути гідравлічні удари. Наприклад, уявімо, що подача теплоносія в споживають контури перекрита зовсім. У цьому випадку нічого страшного не станеться, котельний контур буде ганяти теплоносій по своєму "малому" колі. Ця схема вкрай надійна, але що найважливіше ― надзвичайно зручна з погляду автоматичного регіррованія. Ми можемо як завгодно крутити крани, вмикати-вимикати насоси, встановлювати будь-яку температуру котла знаючи, що витрата води через котли буде завжди однаковим. Схема з гідравлічним роздільником також дуже зручна у разі використання декількох котлів. Грубо кажучи, тієї чи інший споживає контур просто відбирає ті кількість тепла, яке йому потрібно, а котельний контур автоматично за допомогою будь-якої кількості котлів намагається забезпечити запитувана кількість тепла.

Схема опалення з використанням гідравлічного роздільника (Гідрострелка)

Алгоритм програми управління побудований на аналізі температури на вулиці і всередині. У цьому сенсі алгоритм в деякому роді є погодозалежним. Справа в тому, що на відміну від промислових рішень, де температура за бортом є головним чинником регулювання, я застосував дещо інший підхід. Головним чинником у моїй програмі є температура всередині приміщення. Помічено, що при одній і тій же температури на вулиці і в системі опалення, температура в приміщенні може бути різною. Наприклад, при -10 і сильному північному вітрі температура в будинку буде значно нижче, ніж при -10 і відсутності вітру. Природно, готові промислові контролери не можуть враховувати швидкість і напрямок вітру і вологість, тому іноді господарі будинків скаржаться на неправильно обрану температуру в системі опалення.

Далі, моя програма враховує не моментальні поточні значення температури на вулиці і всередині приміщення, а середні за певний проміжок часу. Для вулиці це 3:00, для приміщення ― 1:00. Зроблено це для того, щоб мінімізувати вплив випадкових факторів. При використанні високочутливих датчкіков температури, таких як DS18B20, значення поточної температури може швидко змінюватись, якщо, наприклад, ми на кілька секунд відкрили вікно або поставили на плиту розігріти суп.

Крім того, моя програма управління відстежує в процесі регулювання системи опалення не тільки температуру в приміщенні, але і зміна цієї температури. Це дозволяє знизити кількість непотрібних поворотів приводу 3-х ходового змішувача.

Для моніторингу температури теплоносія в подачі конкретного контуру я використовую ті ж самі датчики DS18B20 як накладні. Кріплення датчика виконано звичайними пластиковими хомутами. Датчик встановлений на термопасту, яку можна купити в будь-якому комп'ютерній ютерному магазині. Зверху місце кріплення датчика можна обернути шаром утеплювача, наприклад, пінополіетилену. Це збільшить точність показань. У такій конфігурації датчик відображає цілком реальну температуру теплоносія. Використовувати показання датчика на подачі в програмному алгоритмі управління опаленням складно так як гістерезис котла + 6-2 градуси щодо поточної установки. Альо з метою моніторингу та розуміння поточного стану системи опалення ця інформація дуже важлива, особливо вкупі з показаннями датчика на зворотній лінії контуру і подачі котла, ліченими одночасно.

Температурний датчик DS18B20 для системи опалення

У поточний момент програма управляє тільки одним контуром опалення, альо побудована таким чином, щоб керувати кількома контурами. У базі даних містяться загальні налаштування системи опалення, а також налаштування для кожного контуру. Розрахунок лінії подачі котла, а також комфортної температури в приміщенні погодозалежні. Помічено, що якщо при -20 на вулиці комфортна температура всередині +23 градуси, то при +10 цього вже багато. Мабуть, має значення ще вологість і температура стін.

Статті pp-budpostach.com.ua Все про лазні

Статті по пїноблоку,пінобетону,пінобетонним блокам

Статті pp-budpostach.com.ua Статті по бетону

Статті Все про парканах

Статті pp-budpostach.com.ua Все про дахах ( види, матеріал, як краще вибрати)

Статті Все про Фундаменті

Статті по газобетону ( газоблокам ), газобетонних блоків, блоків газосиликатнных

Новини, статті, чутки, факти, різне і по чу-чуть

Статті по цеглині ( рядовому, особового,облицювальної,клинкерному, шамотною, силікатній,)