Умный дом - климат (2 этаж)
Сегодня поговорим об управлении климатом в доме. Рассмотрим плюсы и минусы различных подходов и подробнее разберём использованное у нас решение.
Данная статья ограничивается описанием только радиаторного отопления (про водяной тёплый пол и котельную будут отдельные посты).
Классика
Напомним уважаемым читателям, что мы выбрали классическую схему отопления дома - тёплый водяной пол на 1 этаже и радиаторы на 2. В качестве теплоносителя используется не простая вода, а некая зелёная субстанция THERMAGENT ЭKO. Температура замерзания у неё ниже чем у воды, что даёт гарантию от промерзания всей системы, в случае аварийных ситуаций зимой. Т.е. пока температура в доме не опустится ниже -5, можно не опасаться необратимых повреждений в отапливающих контурах. Водяной тёплый пол с газовым котлом является наиболее экономичным и надёжным в эксплуатации решением, если сравнивать обогрев электрическими матами или электрическим котлом.
Классической, такую схему ещё называют и потому, что часто на 2 этаже располагаются спальни. В таких комнатах, обычно, используют деревянные напольные покрытия, которые очень инертны для прогрева снизу. Если керамогранит, с контурами теплоносителя под ним, хорошо справляется с нагревом помещений на 1 этаже. То получить такую же эффективность для паркета на 2 этаже, достаточно сложно и дорого. Конечно уже существуют подобные решения, но по совокупности факторов нами была выбрана именно радиаторная схема отопления.
Контура
Для комфортного проживания в доме нужны, помимо прочего, горячая вода в кране и отопление. В зависимости от способов отопления (радиаторы или тёплый пол) появляются и соответствующие контура. Дело в том, что температура теплоносителя в радиаторе может достигать +90, а для водяного тёплого пола требуется ниже. Бойлер косвенного нагрева (БКН) тоже имеет свои ограничения по температуре. По этой причине и разделяют контура. Схематично, такое разделение можно изобразить так:
В некоторых случаях, когда в доме используются только радиаторы и БКН, можно обойтись одним двухконтурным котлом. Его автоматики достаточно, что-бы регулировать температуру теплоносителя в каждом контуре отдельно. Кстати, в тёплое время года контур радиаторов вообще отключается. Если же у вас больше контуров (например водяной тёплый пол), то лучше применять другую схему. Причём, для каждого контура необходима своя температура. Что обеспечивается соответствующими смесителями (
).
).
В такой схеме, для поддержания необходимой температуры в каждом контуре, достаточно обеспечить их независимой автоматикой. Однако, если вы хотите управлять температурой в каждом помещении независимо, да ещё и с различными динамическими профилями, то вам потребуется столько отдельных контуров, сколько помещений и каждый из них будет нуждаться в индивидуальном смесителе. Это сложно, имеет низкую надёжность и высокую стоимость. Компромиссным вариантом будет по одному механическому смесителю на каждую группу потребителей (тёплый пол, радиаторы, ...). Причём, температура теплоносителя у каждой группы будет выставлена по некому максимальному для неё значению (вручную без автоматики), а контур до конечного потребителя потребуется периодически перекрывать. В нормальном состоянии он всегда открыт, но при необходимости (по команде), его временно закрывают.
Достоинства такой схемы в её надёжности. Даже если нет автоматики совсем, или управление полностью отказало (контроллер выключился), в таком случае, самым худшим будет - одинаковая температура во всей группе потребителей (выставленная вручную). При выходе из строя одной коллекторной нормально-открытой головки температура в контуре этого потребителя будет максимальной и равна температуре всей группы (остальные помещения будут иметь свои заданные температуры).
Вот так выглядит коллектор тёплого пола с индивидуальными нормально-открытыми головками для каждого потребителя (помещения).
Однако, подобный подход для радиаторов отопления, показал себя слишком инертным. Возможно потому, что расстояние от коллектора до отопительного элемента в каждом помещении 2 этажа, довольно существенное. По этой причине управление с головок коллектора было перенесено на сами радиаторы.
Причём, вместо "тупых" нормально-открытых клапанов можно применить гораздо более продвинутые устройства. Открытая архитектура умного дома позволяет иметь отдельный канал для их подключения по ZigBee протоколу.
Для сравнения устанавливали 2 модели: TV02-Zigbee и YA-HY368
TV02-ZigBee
YA-HY368
Эти "продвинутые" терморегуляторы знает и понимает zigbee2mqtt, а Wirenboard контроллер без проблем добавил устройства в свою сеть.
(!) ВАЖНО
Поделие TS0601, распространяемое под YA брендом, сильно убогое, грубое, неказистое и плохо управляется вручную (хотя оно и имеет 2 батареи AA, в отличии AAA стоящих на TV02). Эксплуатация показала, что они требуют длительной калибровки и плохо держат заданную температуру. В течении ночи, один терморегулятор YA-HY368, самопроизвольно, мог нанетать до 26 градусов. Причем, на 20-30 минут, а потом остудить радиатор до заданных 19. Пришлось отказаться из-за не предсказуемого поведения. Обратите внимание на его сложный режим "Pairing". Обязательно следуйте документации.
В результате, появилась возможность настраивать температуру в каждом помещении, оснащённом умным терморегулятором, индивидуально. Здесь мы добавили ещё один резервируемый контур управления. Теперь, даже если контроллер выйдет из строя или потеряет связь с оконченным устройством, то оно само способно в автономном режиме придерживаться заранее заданного профиля изменения температур. Кстати, что-бы "дострелить" от антенны контроллера до самого дальнего терморегулятора потребовались репитеры.
Как вы уже поняли, односторонней связи (от терморегулятора до контроллера) и автономного поведения нам совершенно не достаточно. Например, засыпать лучше при пониженной температуре, а просыпаться в тепле. Температура же в кабинете зависит от присутствия в нём человека, дня недели и времени суток. Есть ещё много разных "хотелок" для других помещений. Естественно, такую гибкость в автономном поведении ни один регулятор дать не может. Поэтому, включается дополнительный контур управления и появляется двухсторонний обмен данными.
Любое устройство, подключенное к zigbee2mqtt имеет очень простые способы управления. Достаточно в соответствующий топик отправить правильную команду.
> mosquitto_pub -t "zigbee2mqtt/0x0c4314fffe03c43f/set" -m "{\"preset\":\"manual\",\"current_heating_setpoint\":19.5}"
Например, как показано выше, мы выставляем ручной режим работы терморегулятора и задаём целевую температуру помещения в 19.5 градусов Цельсия. Теперь, контроллер в нужное время суток подготовит спальню ко сну, отправив нужному устройству соответствующую команду. Ближе к утру, позаботится о плавном повышении градусов. В течении всего дня, при отсутствии движения в комнате, вообще прекратит подачу теплоносителя.
(!) ВАЖНО
Хотя терморегуляторы разных брендов и производителей, основные параметры управления климатом у них унифицированы (имеют одинаковые наименования атрибутов):
current_heating_setpoint: Temperature setpoint. To control publish a message to topiczigbee2mqtt/FRIENDLY_NAME/setwith payload{"current_heating_setpoint": VALUE}whereVALUEis the °C between5and35. Reading (/get) this attribute is not possible.local_temperature: Current temperature measured on the device (in °C). Reading (/get) this attribute is not possible.preset: Mode of this device (similar to system_mode). To control publish a message to topiczigbee2mqtt/FRIENDLY_NAME/setwith payload{"preset": VALUE}whereVALUEis one of:schedule,manual,boost,complex,comfort,eco,away. Reading (/get) this attribute is not possible.
Надёжность
Сбой контроллера обернётся, только поддержанием заданной вручную температуры в автономном режиме терморегулятора. Отказ этого устройства, приведёт к постоянному значению температуры, равной максимальной температуре всей группы потребителей (радиаторов 2 этажа).
Отказ котла равносилен выключению источника тепла, поэтому их должно быть два.
Газовый котёл основной (потому что отапливать магистральным газом в разы дешевле чем электричеством). Электрический котёл полного резерва (не уступает по мощности основному и включается вручную только по необходимости).
К сожалению, отказ в насосной группе - лечится только заменой насоса.
Итоги
- Проектируйте надёжные и резервируемые решения автоматизации для своего жилища;
- Используйте открытую архитектуру умного дома, где есть место и проводам и ZigBee и KNX и всему остальному (если понадобиться);
- Не забываем, названия топиков у zigbee2mqtt (по умолчанию) начинаются с "z". Например "zigbee2mqtt/0x0c4314fffe03c43f". Т.е. никаких лидирующих "/" и только case sensitive.