Погодозависимое управления котлом⁠⁠

В этой статье я хочу рассказать о своей реализации погодозависимого управления газовым котлом в частном доме. Суть этой автоматизации в том, чтобы температура теплоносителя зависела от температуры воздуха на улице, и как следствие, от теплопотерь помещения — чем ниже температура на улице, тем горячее теплоноситель, и наоборот, чем теплее на улице, тем ниже температура в системе отопления. Эта автоматизация позволяет экономить энергоресурсы, при этом повышая комфорт - настоящий Win-Win.

В данный момент я строю себе частный дом и для его первой зимы хотел решить несколько задач:

1. Удаленный мониторинг системы отопления(ошибки котла, температура теплоносителя и давление в системе)

2. Поддержание системы в экономичном режиме работы,чтобы экономить на оплате газа, но  с возможностью компенсации перепадов уличной температуры для защиты труб отопления от заморозки

3. Возможность заранее удаленно прогреть дом перед приездом на стройку

Выполнив анализ способов управления котлами, я понял что для решения моих задач мне нужен котел с поддержкой цифровой шины управления: Opentherm, Ebus, Navien, Ems. При подборе оборудования для моей системы отопления я попросил подрядчика заложить котел с возможностью управления по одному из этих протоколов. В итоге был подобран E.C.A Gerda 24 HM NG с возможностью подключения термостата по протоколу Opentherm.

На рынке представлено множество готовых систем погодозависимого управления котлами - все они плюс-минус одинаковы: блок управления, подключаемый к котлу и мобильное приложение. У некоторых производителей есть готовые интеграции в умный дом Яндекс или Сбер. Я остановился на решении от WirenBoard по следующим причинам:
1. Отечественный производитель, что влечет за собой быструю доставку оборудования и техподдержку на родном языке

2. Это максимально гибкое решение, где интегратор может повлиять на формулу расчета уставки для котла, источник данных о температуре наружного воздуха и т.д.

3. Освещение и интеграцию других инженерных систем я тоже планировал сделать на оборудовании WirenBoard

Я заказал контроллер WirenBoard 7 с установленной платой от компании Невотон WBE2-I-OPENTHERM.  К этому моменту котел был установлен, газ пущен и можно было смело начинать творить!

Начну с монтажа системы: контроллер и блок питания установлены на временный щит, между котлом и контроллером протянута уличная витая пара(кабель идёт через неэксплуатируемый чердак). Проводка в котельной у меня идёт в кабель-каналах и для эстетики я сделал подключение к котлу через розетку RJ-45.Под крышкой котла для удобства подключения внешних соединений сделана кабельная колодка, к которой я подключил контроллер.

Далее нужно сделать первичную настройку платы WBE2-I-OPENTHERM. Для моих задач нужно использовать прямое управление, расчет уставки мы будем осуществлять в среде NodeRed. Настройку платы расширения Opentherm я осуществлял руководствуясь статьей в WirenBoard WiKi(https://wirenboard.com/wiki/WBE2-I-OPENTHERM_OpenTherm_Exten...).

Затем нужно установить NodeRed на контроллер(https://wirenboard.com/wiki/Node-RED). Далее я использовал готовый Flow погодозависимого управления котлом (https://github.com/kvbr156/Weather-dependent-regulator/tree/...). Для снятия уличной температуры можно использовать данные с погодный сайтов, благо в NodeRed это совсем не трудно, но я хотел сделать независимое от интернета решение и использовал датчик 1-wire DS18B20, установленный в вентиляции подкровельного пространства - температура там почти уличная, при этом датчик защищен от воздействия осадков и ветра. Затем я описал подключение к каналам MQTT от контроллера и выставил желаемую температуру в доме.

Иииииии……в этот момент должны быть фанфары, но котел не принимает уставку от контроллера.  Выполнив анализ функции расчета уставки, я понял, что мой котел не принимает значения с запятой, пришлось заменить метод с ParseFloat на ParseInt, пожертвовав некоторой точностью и система заработала, ура!

К текущему моменту погодозависимое управление работает у меня около 3х месяцев. По наименьшим прикидкам расход газа уменьшился на треть, не смотря на теплую зиму в Подмосковье(скриншот из МойГаз). Температура в доме держится в пределах уставки с погрешностью максимум в полградуса. В будущем хочу добавить дополнительную автоматизацию в код: динамический температурный коэффициент для компенсации в случае большой разницы уставки комнатной и фактической температуры, уменьшение уставки отопления ночью и при выполнении сценария «Я не дома» и регулировку второго контура котла.