Управление отоплением загородного дома

Обновлено: 30.06.2024

Как «умные» помощники помогают сократить расходы на отопление?

В связи с постоянным ростом цен на энергоносители, всё большее число людей задумывается над вопросом: «Есть ли способ уменьшить расходы на отопление?».

Сократить расходы на отопление можно, если снизить температуру в помещении в то время, когда нет необходимости поддерживать в нём нужный уровень комфорта. В этом случае от системы отопления требуется минимальная теплоотдача. Практика показывает, что уменьшение температуры в доме всего на 1С° экономит до 6% расхода энергоносителя.

Использование «умного» оборудования от компании «Телеметрика», которая с 2008 года занимается разработкой систем удалённого контроля и управления, позволяет решить целый спектр разнообразных задач. Например, многие выбираются за город только на выходные дни. Чтобы не приезжать в выстуженный за рабочую неделю коттедж, в доме приходится оставлять работающий электрический обогреватель. Включаясь и отключаясь по сигналу от встроенного термостата, обогреватель постоянно нагревает помещение. Это приводит к перерасходу электроэнергии и увеличению коммунальных платежей. Кроме того, вы не можете контролировать его работу и быть уверенным, что он не вышел из строя. Как этого избежать? Включить обогреватель в «умную» GSM-Розетку Т4 или подключить оборудование котельной к GSM-Термометру.

Рассмотрим два основных вида устройств от компании «Телеметрика».

1. GSM-Розетка позволяет удалённо контролировать и управлять включением разнообразных бытовых электроприборов при помощи мобильного телефона. В будние дни, для экономии электроэнергии, можно задать график поддержания в загородном доме минимальной температуры. Ближе к выходным – повысить её и прогреть дом перед приездом до комфортных показателей.

GSM-Розетка рассчитана на максимальную нагрузку в 16А. Это выгодно отличает её от аналогичных моделей, представленных на рынке. К ней можно подключать электроприборы общей мощностью до 3.5 кВт. GSM-модуль работает с любыми операторами связи – Мегафон, Билайн, МТС и т.д.

В случае поломки системы отопления, GSM-Розетка, с помощью алгоритма контроля, предупредит пользователя о недопустимом снижении температуры в помещении, выслав ему SMS на заданные им номера.

А кто из домохозяек, придя на работу, хоть раз не переживал из-за мыслей об оставленном дома включённом утюге? Включив утюг в электросеть через GSM-Розетку, пользователь всегда сможет удалённо отключить электроприбор.

Таким образом, GSM-система управления становится универсальным средством контроля как инженерной инфраструктуры дома, так и бытовых электроприборов.

2. GSM – термометр для котельного оборудования.

GSM-Термометр – это устройство дистанционного мониторинга и управления температурой отопления. Он подключается к комнатному термостату, который управляет работой котла, или непосредственно к котлу.

«Умный» термометр с функцией термостата контролирует и поддерживает в доме заданную пользователем температуру. Например, для оптимального терморегулирования можно уменьшить температуру в будни, а к выходным заранее поднять её до комфортного уровня, что позволяет экономить энергоресурсы.

По статистике компании, средний срок окупаемости GSM – термометра после его установки в загородном доме наступает уже на второй или третий месяц его использования, при любых видах топлива, кроме газа. А в случае с отоплением на магистральном газе средний срок окупаемости прибора составит не более одного отопительного сезона.

Пользователь GSM-Термометра, разработанного компанией «Телеметрика», сможет в режиме реального времени контролировать и вносить коррективы в работу отопительного оборудования по своему усмотрению.

Об отклонении температуры от нормы.
Наличии или отсутствии напряжения в сети 220В.
О возникновении протечек системы отопления.
Об утечках любых видов топлива.

Кроме того, можно подключить к GSM-Термометру внутреннюю сигнализацию котла. Это позволит пользователю узнать о неисправностях отопительного оборудования (например, о том, что погасла горелка в котле) непосредственно в момент аварии, а не по прошествии времени, когда температура теплоносителя опустится достаточно низко.

Отключение электропитания не отразится на функционировании GSM-Термометра, т.к. он оснащён встроенным аккумулятором, обеспечивающим автономную работу устройства в течение 12 часов. Поэтому вы всегда сможете узнать о восстановлении питания и о критическом падении температуры.

Среди особенностей GSM-Термометра можно выделить:

Устройство работает в сетях GSM. К нему может быть подключено до четырёх номеров оповещения.
Полная совместимость устройства с большинством моделей газовых, дизельных и электрических котлов, представленных на российском рынке.
Возможность поддержки устройством до пяти высокоточных термодатчиков. Диапазон измеряемых температур – от -55 °C до +125 °C. Это позволяет GSM-Термометру управлять котлами отопления, обогревателями и кондиционерами. Погрешность измерения не превышает 0.5°C.
Наличие входов для датчиков протечки и движения. Устройство можно использовать для контроля и экстренного оповещения о выходе из строя инженерного оборудования котельной – горелки, насосов и т.д.
GSM-Термометр может отправлять параметры термодатчиков на мобильный телефон пользователя, как по его запросу, так и по заранее намеченному графику.
Простота использования. Возможность управления устройством через SMS с любого телефона и с помощью мобильного приложения для устройств на базе Android и iOS.
Полностью русифицированный интерфейс – ответы и команды приходят и отправляются на кириллице.

Узнать больше информации об оборудовании, разработанном компанией, можно на официальном сайте «Телеметрика».

Автоматика для отопления и дома

Проблемы рационального использования тепла в холодное время года актуальна не только для частных домов, но и для офисных, торговых и производственных помещений. Вкратце рассмотрим основные существующие системы, а заодно познакомимся с протоколом OpenTherm и модулирующими газовыми горелками.

Ручное управление. Просто и крайне неудобно.
Автоматика представляет собой встроенный в котёл термостат, который вручную настраивается на определенную температуру теплоносителя, например 50°C.
Допустим в помещении температура воздуха 23°С. При нагреве теплоносителя до установленной температуры 50°C термостат подаёт команду на выключение газовой горелки котла, а если теплоноситель остывает – то на включение. Из-за инерционности системы отопления наблюдается волнообразный оранжевый график температуры теплоносителя и зеленый график комнатной температуры.

Терпимо, но, как частенько бывает, на улице началось резкое похолодание. Термостат котла продолжает поддерживать температуру теплоносителя на прежнем уровне 50°С, которой уже явно не хватает и, как следствие, температура в помещении неизбежно снижается. Что делать? Выхода нет, надо исправлять ситуацию - идти в котельную и повышать значение температуры теплоносителя до более высоких значений. А если дом большой и котельная находится в подвальном помещении? Не набегаешься.
Неудобство этого способа регулирования налицо – полное отсутствие комфорта. Зато не нужно доплачивать за автоматику управления (она уже установлена в котле) и, к тому же, поддерживается стабильная температура в доме при стабильной температуре на улице.

Минусы:

Необходимость регулярной ручной регулировки температурного режима работы котла;
Постоянно работающий циркуляционный насос обеспечит повышенный расход электроэнергии;
Частые циклы включения и выключения быстрее изнашивают автоматику котла.

Автоматика управления отоплением - комнатный термостат. Просто, недорого и гораздо удобнее.

Принцип работы – прибор измеряет температуру в жилом помещении и, в зависимости заданного значения температуры, управляет розжигом и выключением газовой горелки котла. Есть нюанс - инерционность системы отопления вызывает большие задержки в реагировании на команды комнатного термостата и температура в жилом помещении может хоть и не на много, но отличаться от заданной, что хорошо заметно на зеленом графике комнатной температуры в виде появления красных (перегрев) и синих (недогрев) сегментов.

Обычно для более быстрого нагрева выставляют более высокую температуру теплоносителя на котле (в нашем случае 80°С). Поэтому форма оранжевого графика становится серповидной – быстрый нагрев до 80°С, а затем отключение горелки и постепенное остывание до момента подачи термостатом команды на включение горелки. Уличная температура начнет падать - падает и температура в помещении и термостат просто начинает чаще включать горелку, и нижняя граница температуры теплоносителя будет расти, что компенсирует понижение уличной температуры.

Плюсы:

Термостат позволяет стабилизировать комнатную температуру без участия человека, хотя и возможны её отклонения от заданной. Постоянно бегать к котлу уже не требуется;
По сравнению с ручным управлением, уменьшается количество циклов включения и выключения котла, что увеличивает ресурс автоматики розжига;
Автоматическое отключение циркуляционного насоса при выключенной горелке приводит к существенной экономии электроэнергии.

Минусы:

Естественно, придется раскошелиться на покупку и монтаж терморегулятора;
Недостаточная точность поддержания заданной температуры.
Автоматика розжига работает значительно меньше, чем при ручном управлении, но из-за высокого порогового значения температуры теплоносителя происходит перерасход газового топлива. Компенсировать этот недостаток удаётся современными программируемыми моделями, позволяющими запрограммировать различные суточные и недельные режимы работы. Например, ночью целевая температура в комнатах может понижаться, а днём – повышаться. Аналогично в будни и выходные дни. Гибкие настройки графика целевой температуры позволяют значительно снизить расходы на отопление.
При слишком большой мощности котла происходит частое включение и выключение котла (тактование), а при малой – достижение заданной температуры вообще становится невозможным.

Автоматика управления отоплением по протоколу OpenTherm. Максимальный комфорт и энергоэффективность.

Самыми современными и технологически совершенными системами управления отоплением на сегодняшний день являются устройства, работающие по протоколу OpenTherm.
Появление газовых отопительных котлов, способных управлять модуляцией пламени горелки, открыло новые возможности для экономичного и эффективного управления системой отопления. Простыми словами модуляция пламени - это регулирование мощности нагрева, например, похоже на то как вы крутите ручку газовой плиты, плавно уменьшая пламя горелки, чтобы не сбежала варящаяся на ней каша.
Иными словами, модуляция пламени горелки – это способность автоматики котла, в зависимости от внешних условий, оптимально изменять интенсивность горения, не выключая горелку.
Протокол OpenTherm стандартно описывает все основные команды по работе с модулирующими горелками. Это позволяет подключить к нему самое разнообразное оборудование: от термостата до контроллеров, к которым может быть присоединено большое количество термодатчиков, расположенных как в различных зонах отапливаемого объекта, так и на улице. Анализируя полученные данные температуры снаружи и внутри помещения, контроллер обеспечивает погодозависимый режим работы котла.

На графике хорошо видно, что горелка практически не выключается, а только меняет интенсивность своего горения. При этом отклонение графика целевой температуры очень незначительно и лежит в границах гистерезиса теплосистемы. Дополнительными преимуществами является заметное повышение ресурса работы горелки (отсутствуют циклы розжига, быстрого нагрева и остывания), а также достигается существенная экономия газа.
OpenTherm предоставляет возможность получить полный доступ к настройкам автоматики котла и произвести их корректировку дистанционно - с любого смартфона, планшета или ПК. Дополнительно открывается доступ к информации обо всех ошибках, что даёт важный инструмент для обслуживающего и контролирующего работу оборудования персонала.

Плюсы:

Минимальное колебание температуры воздуха в доме вне зависимости от колебаний уличной температуры;
Минимальный расход топлива по сравнению с другими видами управления;
Минимизируется количество циклов включения и выключения котла;
Возможность удаленного мониторинга состояния котла и изменения его настроек.

Минусы: более высокая цена по сравнению с другим оборудованием, что окупается за счет меньшего потребления газа.

Дистанционное управление отоплением

В настоящее время, когда происходит постоянное увеличение цен на энергореурсы, владельцы загородных домов, дач и коттеджей все чаще задумываются над вопросами: как контролировать расходы на отопление, удаленно управляя температурой в своем жилище, тем самым снизить свои затраты на потребляемое топливо. Ведь порой для достижения комфортной температуры в помещении, например, когда вы собираетесь приехать на дачу, достаточно немного "подтопить", а в Ваше отсутствие убавить мощность отопления - зачем выбрасывать деньги на ветер, отапливая пустой дом? При помощи комнатного термостата это сделать элементарно - просто задайте прибору определенные параметры температуры, которые будут соблюдаться в автоматическом режиме. Но проблема как раз в том, что Вас нет дома и Вы просто не можете подойти к котлу или термостату и подкорректировать нужные параметры.

Статьи по теме дистанционного управления отоплением:

GSM-сигнализации для дома

Беспроводная GSM сигнализация для дома – это новый взгляд на то, каким должно быть современное охранное устройство. Это качественные и надежные системы, мгновенно реагирующие на любые подозрительные факторы и оповещающие об их наличии владельца.

Наши специалисты помогут Вам подобрать, а также смонтировать автоматику для отопления, найдут приемлемое решение по цене.
Вы останетесь довольны, сотрудничая с нами!

Как выбрать GSM-модуль для удаленного управления котлом

GSM-модулем оборудованы довольно дорогостоящие и далеко не все модели отопительных котлов. Однако его можно докупить и подключить самостоятельно, как к дорогостоящим, так и к самым бюджетным моделям. Главное – котел должен иметь возможность подключения внешнего управления, что, впрочем, является нормой практически для всех современных котлоагрегатов.

Стоимость устройства в среднем 4-7 тыс. руб, что довольно немало и сравнимо с хорошими программируемыми термостатами , которые являются более современным решением. Однако GSM-управление котлом подразумевает передачу команд из любой точки страны, где есть сотовая связь, в то время как зона действия термостата ограничивается самим домом или зоной досягаемости домашнего Wi-Fi. Поэтому доустановка GSM-модуля сегодня все еще более, чем оправдана.

Читайте в статье

Что собой представляют GSM-модули для котлов отопления

GSM-модуль – это небольшой прибор (контроллер), по сути представляющий альтернативу органам управления и автоматике котла. Он принимает сигнал по сотовой связи и передает команду котлу или же в обратную сторону: информирует о состоянии и параметрах работы котла и системы отопления в целом.

Для чего он нужен и как применяется

Обычно первичной целью покупки устройства является экономия и повышение комфорта эксплуатации отопительной системы. Любой GSM-модуль позволяет:

включать или полностью выключать котел отопления;
управлять температурой, например, снижая температуру на время отсутствия в целях существенной экономии и восстанавливая комфортный режим еще до приезда в дом;
управлять параметрами температуры контура ГВС;
идущие в комплекте практически с любым современным модулем внешние термодатчики позволяют более точно поддерживать температурный режим за счет измерения температуры воздуха в помещении, а не температуры теплоносителя. Также возможно организовать погодозависимую работу котла.

Но не менее важной, по нашему мнению, и действительно более приоритетной для некоторых покупателей целью приобретения является безопасность. GSM-модуль способен оповещать:

о достижении нижнего или верхнего заданного предела температуры;
об отключении котла отопления по причине отсутствия электроэнергии или газоснабжения, проблем с отводом продуктов сгорания, ошибок автоматики, разгерметизации системы и т.д. Часто это довольно недооцененная функция, позволяющая находиться в спокойствии при длительном отъезде и в случае неисправности своевременно принять меры для предотвращения замерзания и повреждения системы отопления;
возможна настройка оповещений о температуре и прочих параметров котла с определенной периодичностью.

Оповещения и управление с телефона можно осуществлять с помощью SMS и уже в зависимости от функционала конкретной модели: через специальное приложение, веб-интерфейс или голосовые команды. GSM-модуль можно подключить к любому котлу, имеющему возможность подключения внешнего управления (имеющего соответствующие клеммы), как к газовому, электрическому или жидкотопливному, так и к твердотопливному.

Практически все современные модели позволяют привязать к контроллеру минимум 2, но обычно до 5 или 10 номеров и отчитываться на каждый из привязанных. Современные устройства, за счет возможности подключения к ним других модулей, позволяют организовать еще более широкий функционал: контроль уровня жидкого и даже твердого топлива (например, пеллет в бункере автоматической подачи), отслеживание состояния датчиков протока и угарного газа, контроль давления в контурах.

Устройство и принцип работы

Основным элементом является контроллер (электронная плата управления). В нем есть слот под SIM-карту, без нее устройство работать не будет. В зависимости от планируемого метода управления и контроля, необходимо выбрать наиболее выгодного сотового оператора и тариф, постоянно поддерживать работу SIM-карты пополняя счет. Вне зависимости от метода передачи команды, контроллер принимает ее по сотовой связи и преобразует в команду для котла, являющуюся приоритетной над работой штатной автоматики.

Как грамотно выбрать и подключить генератор для газового котла

Отзывы о GSM-модулях управления котлом: преимущества и недостатки

Преимущества	Недостатки
Дистанционное управление из любой точки мира при наличии сигнала сотовой связи	Высокая, но окупающая себя стоимость – в среднем от 4 до 7 тыс. рублей
Как правило, несколько способов управления и контроля: SMS, приложение, веб-интерфейс с большим набором данных и статистикой	Необходимость в покупке и содержании SIM-карты
Обновление данных при каждом подключении или запросе	Зависимость от покрытия сотовой связи и его качества, в отдаленных загородных домах вне зоны покрытия GSM-модули бесполезны
Гарантированная автономность работы и гарантированное информирование об отключении системы отопления или аварийной ситуации	Небольшой, хотя и достаточный на российском рынке выбор производителей и моделей
Возможность самостоятельно установить и подключить модуль, имея лишь базовые знания (исключением являются более сложные схемы с использованием доп. датчиков протока, насосов и т.д.)
Абсолютная беспроблемность, согласно практике монтажа и отзывам владельцев приборы долговечны и, как правило, служат десятками лет

Как выбрать подходящую модель

Основной критерий – это спецификация модели. Существуют приборы, подходящие только к определенным моделям котлов одного производителя, они выпускаются в качестве дополнительного оборудования к котлу, информация об их предназначении обычно содержится в самом названии. Разумеется, при наличии такой возможности, лучше выбрать GSM-модуль того же производителя, что и котел (он будет подогнан под конкретную линейку моделей и их специфику).

Но также существуют универсальные модели, подходящие абсолютно к любым котлам, имеющим соответствующие клеммы, именно о таких универсальных GSM-модулях идет речь в статье.

На сегодня выбор универсальных GSM-модулей небольшой (около 20-25 моделей), поэтому выделить достаточное количество критериев трудно. Мы рекомендуем изучить наиболее известные и удачные модели (см. далее) и выбирать из них, изучая функционал и удобство каждого, сравнивая цены. Но также рекомендуем обратить внимание на такие критерии, как:

Наличие приложения и web-интерфейса, существенно упрощающих управление, позволяющих видеть и анализировать статистику работы. Если производитель не предоставил примеры интерфейса, стоит поискать скриншоты в поиске по картинкам любой из поисковых систем. Пример веб-интерфейса модулей ZONT, интерфейс доступен в личном кабинете на сайте производителя.
Стандартная комплектация. В комплекте с некоторыми модулями идут внешние датчики температуры, которые можно разместить в отдаленных от котельной помещениях и ориентироваться на их измерения, что является очевидным преимуществом. Хорошей считается комплектация с наличием выносной антенны, позволяющей серьезно улучшить качество связи, а в некоторых случаях, при выносе антенны повыше и вовсе поймать отсутствующий на первом этаже или в подвале отдаленного дома сигнал.
Емкость встроенного аккумулятора должна составлять по крайней мере 100-150 мАч, при таких параметрах его хватит на 2-4 часа работы модуля.

Лучшие известные производители и модели: характеристики и цены

Самый востребованный на рынке, один из лучших и самых недорогих GSM-модулей для котлов отопления российского производства. Помимо цены, отличается компактными размерами, максимально простой и легкой настройкой, наличием приложения, способного отправлять команды в том числе и в виде SMS, что является отличным вариантом, позволяющим не использовать тарифы с доступом в интернет.

Функционал прибора довольно простой, минимально необходимый: управление температурой, настройка оповещений, проверка параметров работы котла, также в модуль встроено реле, позволяющее включать и выключать котел.

Из недостатков стоит отметить довольно простое приложение с минимально необходимым функционалом и устаревающим интерфейсом, наличие в комплекте внешнего термодатчика с длиной кабеля всего 0,5 метра, что не подразумевает его установку в других, отдаленных от котельной помещениях. Антенна также не выносная, вкручиваемая в прибор посредством резьбового соединения.

КСИТАЛ GSM 4Т

Главным отличием является наличие в комплекте двух выносных датчиков температуры с длинной провода 10 м, а также выносной проводной антенны и шнура для подключения резервного внешнего аккумулятора (встроенного, к сожалению, нет). Управление и контроль можно осуществлять как посредством SMS, так и через приложение.

В каких случаях является незаменимым стабилизатор напряжения для газового котла и как его выбрать

ЭВАН GSM CLIMATE

Пожалуй, единственными недостатками являются отсутствие встроенного аккумулятора и всего один контакт для подключения внешнего термодатчика.

ZONT H-1V

В остальном, в виду одинаковой прошивки, все аналогично предыдущей модели: такое же управление через SMS, приложение или веб интерфейс, который, к слову, является одним из самых удобных и функциональных, с ведением статистки. В комплекте по прежнему один выносной термодатчик и выносная проводная антенна.

Цены: итоговая таблица

Инструкция по установке и подключению GSM-модуля к котлу

Установка и подключение к котлу у всех GSM-модулей практически ничем не отличается, а подробный алгоритм всегда описан в инструкции прибора. Разберем процесс подключения на примере «Котел ОК».

Дистанционное управление системой отопления

Интернет вещей (IoT, Internet of Things) является многообещающим направлением, как уверяют аналитики. Одним из главных трендов IoT является автоматизация жилья или, как любят выражаться маркетологи, создание «умного дома».

Оставим в покое словесные упражнения и рассмотрим конкретный проект.

Постановка задачи

Я живу в собственном доме недалеко от Москвы. Помимо очевидных плюсов подобного варианта проживания, имеются свои нюансы. Если в многоквартирном доме большинство коммунальных задач берет на себя управляющая компания, то в собственном доме их приходится решать самостоятельно.

Одной из таких задач для меня стала необходимость дистанционного мониторинга и управления системой отопления. Справедливо утверждение, что в средней полосе России отопление зимой это не вопрос комфорта, но выживания. Согласно многократно подтвержденному эмпирическому закону, все неприятности случаются в самое неподходящее время. Более чем за десятилетие опыта жизни в собственном доме я тоже убедился в справедливости этого закона.

Но если, например, отказ насоса водоснабжения в 30-ти градусный мороз еще как-то можно пережить, то выход из строя отопительного котла превращается в катастрофу. В такой мороз нормально утепленный дом выстужается менее чем за сутки.

Мне приходится часто отлучаться из дома на длительное время, в том числе и зимой. Поэтому возможность дистанционного мониторинга состояния системы отопления и ее управления стала для меня актуальной задачей.

Понятное дело, что ежедневные ручные переключения режимов работы системы отопления не самое разумный выбор, поэтому принято решение автоматизировать этот процесс и, заодно, предусмотреть возможность дистанционного управления.

Техническое задание

Следуя привычке разработчика, первым делом я систематизировал требования к создаваемой системе управления и накидал для себя нечто похожее на техническое задание.

Вот краткий перечень основных требований к проектируемому решению:

контролировать температуру в доме и на улице
обеспечивать три режима выбора отопительных котлов (подробнее чуть ниже)
обеспечивать дистанционный мониторинг состояния системы и ее управление

В алгоритм управления системой отопления заложен сценарий апокалипсиса, связанный с полным отключением электроснабжения. Понятное дело, в этом случае не приходится рассуждать о дистанционном управлении. Но находящиеся в доме могут несколькими простыми манипуляциями перейти в аварийный режим отопления. Достаточно переключить один внешний четырехполюсный тумблер и запустить резервный бензиновый электрогенератор. Это обеспечит работу солярного котла в автономном режиме. На практике такое случалось уже пару раз, когда ледяные дожди приводили к массовому обрыву проводов ЛЭП.

Современные котлы отопления, как правило, имеют выносные блоки управления, подключаемые обычным двужильным проводом. Чтобы не влезать в заводские схемы управления, было решено коммутировать собственно эти провода. Разрыв провода, осуществляемый обычным электромеханическим реле, приводит к остановке работы котла.

Метод обеспечения безопасности IoT

Начитавшись страшилок про последствия взлома умных домов, я решил подстраховаться и минимизировать возможность внешнего взлома. Кто-то скажет, дескать, кому нужно взламывать именно твой умный дом. Соглашусь, вероятность минимальна, но наблюдая регулярные попытки хакинга своих вебсерверов, я решил действовать по принципу: лучше переспать, чем недоесть. Шутка.

Для этого я отказался от распространенной парадигмы, когда центральный сервер является инициатором управления распределенными умными датчиками (устройствами). Было решено использовать классическую схему клиент-сервер, где клиентом выступает умный датчик.
Выбор такой архитектуры не всегда возможен в IoT, но в данном случае вполне допустим, так как системы отопления обладают достаточно большой инерционность. Даже наличие возможности мгновенного и произвольного изменения установок в системе, например, значения температуры в помещении, не приводит к мгновенному достижению заданных параметров.

Если на запрос не был получен ответ сервера, умный датчик, выждав определенный тайм-аут, продолжает работать в ранее установленном режиме.

В качестве сервера было решено создать небольшой веб-сайт с базой MySQL, который развертывался на домене третьего уровня одного из моих сайтов. Сайт был написан с использованием адаптивной верстки, что позволяет комфортно работать со смартфона.
Для обмена информацией с сервером был выбран пятиминутный период.

Отчасти этот выбор обусловлен одним нюансом работы электрокотла. Для исключения закипания воды в колбе нагревателя от остаточного тепла ТЭНов, используется так называемый выбег котла. Другими словами, после выключения ТЭНов циркулярный насос продолжает работать некоторое время. В моем котле по умолчанию стоит выбег в течение 4 минут, хотя его можно увеличить и на более продолжительное время. Поэтому пятиминутный интервал обмена вполне укладывался в логику работы отопительной системы. Да и более частый обмен данными не давал никакой пользы, лишь приводил к увеличению числа записей в базе сервера.

Алгоритм работы

Работа умного датчика, получившего название метеомодуль, не содержит ничего необычного. В цикле опрашиваются датчики температуры и влажности. Это продолжается примерно 4,5 минуты. Затем происходит формирование GET-запроса к серверу и обрабатывается полученный ответ. В итоге период (главный цикл) получается длительностью примерно 5 минут. Здесь не требуется идеальная точность, на практике период оказался меньше на несколько секунд, что приводит к постепенному сдвигу. При идеальном пятиминутном периоде в сутки передавалось бы 288 отсчетов, реально их оказывается 289-290. Это совсем не сказывается на работе системы.

Основной скетч программы

Как я упоминал выше, в метеомодуле предусмотрено три режима работы:

автоматический
полуавтоматический
ручной

В первоначальном варианте системы предусматривалась возможность работы электрокотла так же в дневной период, чтобы сэкономить солярку. В этом варианте метеомодуль отслеживал продолжительность работы электрокотла днем. Если в течение часа не удавалось достичь заданной температуры в доме, то электрокотел отключался и после паузы на выбег, в работу включался солярный котел.

По опыту первой зимы такой вариант был убран. Причина заключалась в недостаточной мощности электрокотла, который не мог в относительно сильные морозы (ниже -10 градусов) обеспечить достижение заданной комфортной температуры. Поэтому было решено днем в автоматическом режиме однозначно запускать солярный котел.

Полуавтоматический режим подразумевает жесткий выбор того или иного котла с поддержанием автоматической регулировки его работы по датчикам температуры метеомодуля. Этот режим оказался полезным в нескольких случаях. Во-первых, при выходе одного котла из строя принудительно задается работа другого котла вне зависимости от времени суток. Во-вторых, в слабые морозы и оттепели можно круглосуточно включать в работу электрокотел, или, наоборот, в очень сильные морозы запускать только солярный котел.

Ручной режим я практически не использую. Он подразумевает не только выбор конкретного котла для работы, но и передачу управления им штатному выносному блоку. Другими словами, котел будет управляться заданными температурными параметрами на этом блоке. Метеомодуль в таком режиме продолжает работать только как станция мониторинга температуры и влажности.

В своем запросе к серверу метеомодуль передает пакет данных, который включает информацию о текущем состоянии котлов (какой котел выбран, работает или нет), текущее локальное время метеомодуля, продолжительность работы котлов в предшествующий пятиминутный период, текущую температуру и влажность внутри и снаружи дома. Так же в запрос включен идентификатор метеомодуля. В моем случае это излишне, но привычка проектировать под масштабирование дала о себе знать.

После отправки запроса метеомодуль ожидает ответ сервера в течение 20 секунд. Полученный ответ парсится с помощью регулярных выражений. В ответе сервера присутствует четыре параметра:

пороговое значение температуры внутри дома
пороговое значение температуры снаружи дома
заданный режим работы
время первоначальной установки для часов реального времени модуля

Последний параметр требуется довольно редко. Я его задавал лишь дважды. При первоначальном запуске модуля и после замены батарейки в модуле часов реального времени. Если временные установки не требуют изменения, то этот параметр равен нулю.

После разбора ответа от сервера, обнуляются текущие счетчики времени работы котлов. Ведь предыдущее значение уже было отправлено на сервер. При сбросе учитывается время паузы на ожидание ответа от сервера.

Надо заметить, что передаваемое время работы котла имеет оценочное значение. По этому параметру нельзя судит, скажем, о потребленной электроэнергии. Это связано с особенностями работы котлов отопления. Например, при достижении температуры в котле 80 градусов происходит его выключение, но продолжает работать циркулярный насос. При снижении температуры теплоносителя до 60 градусов, котел снова включается в работу. Метеомодуль лишь измеряет суммарное время, которое потребовалось котлу для достижения температурного порога внутри дома.

После достижения заданной температуры котел отключается, а метеомодуль продолжает с периодичностью 30 секунд считывать температурные показатели. При снижении температуры более чем на 0,5 градуса, котел отопления вновь включается в работу. Такая величина гистерезиса была подобрана опытным путем, с учетом инерционности работы системы отопления.

Для визуальной индикации работоспособности метеомодуля в подпрограмму задержки между циклами измерения температуры, добавлено мигание встроенным светодиодом.

Хочу отметить, что выбор режима работы котла происходит в конце пятиминутного периода. При первоначальном включении модуля или при его перезагрузке по умолчанию устанавливается автоматический режим.

Реализация

Для воплощения идеи я использовал то, что оказалось под рукой. Было решено построить метеомодуль с применением модулей Arduino. В качестве процессорной платы была взята Mega 2560, оставшаяся от предыдущих экспериментов. Эта плата заведомо избыточна для данной задачи, но она была в наличии. К тому же к ней был шилд макетирования, на котором разместились почти все остальные модули. Это часы реального времени DS3231 и WiFi-модуль ESP8266(01). Был куплен блок коммутации с двумя реле для раздельного управления электрическим и солярным котлами.

В качестве источника питания использован имевшийся компьютерный блок питания. Как известно, в таком блоке достаточно широкий выбор вторичного питающего напряжения. Там есть +5В и, что особенно важно при работе с WiFi-модулем ESP8266, +3,3В. К тому же эти блоки очень надежны, принимая во внимание непрерывный характер работы метеомодуля.

На рисунке представлена схема коммутации плат. Принципиальная схема не рисовалась в виду ее очевидности. На рисунке есть RGB-светодиод для визуальной индикации режимов работы метеомодуля. Зеленый цвет показывает, что котлы выключены, красный означает работу солярного котла, голубой – электрического. У меня под рукой не оказалось резисторов на 220 Ом, поэтому RGB-светодиод был подключен напрямую к выходам платы, без токоограничивающих резисторов. Каюсь, был не прав, но шел на риск осознанно. Ток потребления каждого вывода светодиода составляет всего 20 мА, выход платы позволяет подключать до 40 мА. За три года эксплуатации пока проблем не было.

В качестве датчиков температуры были использованы DHT21 (AM2301). Первоначально для измерения температуры внутри дома использовал датчик DHT11, но у него очень плохая точность измерения и, по невыясненной причине, библиотека DTH.h некорректно работала при использовании в схеме двух разных типов датчиков. Но так как замена DHT11 в силу его чрезмерной погрешности была очевидна, то я не стал разбираться с проблемой библиотеки.

Цифры в квадратиках означают номера проводов, подключающие внешние устройства к основной плате.

Вся схема была собрана в навесном металлическом щитке, используемом для монтажа электропроводки. Выбор такого корпуса так же был связан с тем, что имелось под рукой.

Но тут меня ожидал вполне предсказуемый сюрприз. При полностью закрытой дверце корпус щитка экранировал WiFi сигнал. Пришлось дверцу оставлять приоткрытой, так как не было желания искать другой подходящий корпус и все заново перемонтировать. Вот и живу уже три года с приоткрытой дверцей.

Сервер управления

Вебсервер, используемый для мониторинга и управления написан на чистом PHP и имеет адаптивную верстку. Первоначально была задумка написать приложение для Андроид, но от этой идеи отказался, так как все равно сервер был бы необходим.

После авторизации становятся доступны несколько страниц с информацией. Это текущее состояние системы по последнему полученному запросу от метеомодуля, таблица значений в текущем часе и графическое представление сводной информации за произвольный период времени. Так же есть страница с выбором настроек для управления метеомодулем.

На момент написания статьи метеомодуль был уже отключен, ведь отопительный сезон завершился. Поэтому все параметры на главной странице сайта актуальны на момент выключения. Внимательный читатель заметит, что это было 2 мая.

В качестве примера графиков приведены значения на 25 января 2018 года. Гистограммы показывают время работы котлов.

Как я уже упоминал, это решение для мониторинга и управления системой отопления частного дома уже отработало три отопительных сезона. За это время было всего два зависания, вызванных долговременным пропаданием канала к Интернет. Причем зависал не весь метеомодуль, а только WiFi-модуль ESP8266.

В целом, функционал системы меня полностью устраивает, но учитывая явную избыточность примененной платформы, подумываю о его расширении.

Управление отоплением по GSM на даче или в загородном доме

Вы хотели бы приезжать в уже теплый дачный дом зимой? Как было бы приятно приехать уже в теплый дом, и не ждать когда отопительные приборы нагреют дом до комфортной температуры. Этот вопрос может решить система управления электрооборудованием по GSM. Нажимаете на кнопочку на смартфоне за несколько часов до приезда в дом и все - к Вашему приезду в доме уже +25°С. А когда уезжаете ставите температуру на эконом-режим - поддержание +5°С. За счет этого происходит значительная экономия на отоплении. Управлять отоплением через SMS или мобильное приложение в любой момент времени и на любом расстоянии сейчас становится особо популярным. Кроме того, система сообщит Вам об отключение электричества, чтобы у Вас была возможность вовремя принять меры, и не приехать в размороженный дом, в котором лопнули трубы из-за застывшей системы водоснабжения и водоотведения.

Конечно, оставлять дачу с включенными электроприборами опасно, необходимо выбирать пожаробезопасные отопительные приборы. Такими являются конвекторы «КОУЗИ» – имеют сертификат пожаробезопасности, I класс защиты от поражения электрическим током (максимальный), а также защита от брызг IP24, а также не бояться перепадов напряжения.

На рынке представлены разные GSM-устройства, такие как GSM-розетки и GSM-блок-модули.

GSM-розетки

GSM-розетки подойдут тем, у кого небольшой домик, где одна или 2 смежные комнаты, и количество конвекторов по мощности не более 3-3,5 кВт – допустимая нагрузка розетки. Некоторые новые модели позволяют подключать электроприборы с пиковой нагрузкой до 4 кВт. (Кстати, конвекторами «КОУЗИ», общей мощностью до 3 кВт можно отапливают хорошо утепленный дом до 65 м²). Данная розетка очень проста и удобна в использовании. Достаточно подключить все обогреватели к ней и включить прибор в обычную настенную розетку. В GSM-розетке датчик температуры измеряет температуру непосредственно рядом с ней. Поэтому, если у Вас много разных комнат, и Вы все обогреватели заведете в одну розетку, то в какой-то комнате уже нагреется нужная температура, а в другой, не успеет (например, комната с окнами на север), а датчик температуры сработает на отключение приборов, или еще будет продолжать греть, пока в той комнате, где установлена розетка не установится нужная температура. В GSM-розетках отсутствует аккумулятор, и при отключении электропитания она проинформирует Вас об отключении, время автономной работы у нее не более 3 минут, и после этого настройки сбросятся. Но она проинформирует о включении электропитания. Необходимо будет заново сделать запрос и послать необходимую команду. Некоторые модели имеют автономный источник питания, сохраняют настройки при возобновлении электропитания.

GSM блок-модуль

GSM-блок-модуль подойдет тем, у кого большой дом и много комнат. Он управляет всеми конвекторами в доме через контактор или силовые реле и релейные платы расширения. Здесь уже потребуются монтажные работы. В блоке, как и в GSM-розетке имеется место для установки SIM-карты. SIM-карту следует выбирать того оператора, который имеет уверенный прием в том месте, где будет установлен блок, а также не забыть сразу положить на карточку деньги. Кроме того, при покупке сообщите продавцу о запрете платного контента, чтобы входящие sms не мешали настройке и работе блок-модуля, ну и не тратили Ваши деньги. Управляется так же GSM-блок-модуль как и GSM-розетка – через SMS-команду или мобильное приложение. Также GSM-модуль оснащается аккумулятором, который позволяет автономно работать до 12 часов (актуально при частых отключениях электричества). В отличие от GSM-розетки у блок-модуля перечень команд для управления отоплением обширнее, и есть возможность подключения других функций, таких как задымленность, охрана: движение-проникновение в дом.

Схема реализации удаленного управления конвекторами с помощью контактора к GSM- блок-модулю

Назначение клемм:
7 - Основной контакт реле
8 - Контакт релейного выхода (220 В 200 Вт).

Не забудьте установить в цепь устройство защиты от тока короткого замыкания (автоматический выключатель).

Конвекторы соединяются между собой, далее объединяются в «единый центр» - электронный блок управления. И через него Вы уже можете регулировать температуру удаленно.

После монтажа можно настроить GSM-прибор с помощью мобильного приложения и установить автоматический режим поддержания температуры. На телефоне удобно заранее сохранить шаблоны часто используемых sms-команд.

Надо отметить, что стоимость данных девайсов сравнительно выше, чем у программируемых и электромеханических терморегуляторов. И если Вы проживаете круглогодично в доме, или дом используется постоянно только в дачно-огородном сезоне, то необходимости удаленно управлять отоплением нет, и можно сэкономить на отоплении дома и обычными воздушными терморегуляторами, которые будут отключать конвекторы при достижении нужной Вам температуры, а включаться, когда температура в доме понизится на 1-2 градуса. Только выбирайте качественные, чтобы они служили Вам долго и надежно.

На электромеханических терморегуляторах можно просто выставить нужную Вам температуру, и он будет контролировать данную температуру постоянно.

На программируемых терморегуляторах (работают от двух «пальчиковых» батареек) можно настраивать режимы, например, с 21:00 воскресенья по 15:00 пятницы настраиваете температуру на эконом-режим +5°С, а с 15:00 пятницы по 21:00 воскресенья указываете +25°С. И даже если у Вас вдруг не получится приехать в выходные в загородный дом, поработают Ваши конвекторы 2 дня на +25°С и обратно вернутся в эконом-режим.

Таким образом, в зависимости от Ваших предпочтений и финансовых возможностей, всегда можно найти лучший вариант регулирования температуры помещения, подходящий именно Вам:

Читайте также: