Построение умного дома. Взгляд дилетанта. Отопление.

Давным-давно...

Все началось с ремонта квартиры. Делал все с нуля, поэтому хотелось все сделать хорошо сразу. Подошел к делу основательно - заказал проект системы отопления в одной местной профильной компании. ТЗ немного незаурядное для квартиры - бойлер косвенного нагрева с рециркуляцией горячей воды через полотенцесушитель, водяной теплый пол по всей квартире, лучевая система подключения радиаторов. Получилось следующее:

На этапе ремонта это выглядело так:

Котел оставил от застройщика. Подумал, что пару лет отработает, сломается - выкину - поставлю простой одноконтурный. Работает до сих пор. Только насос пришлось заменить. На фото слева не хватает самого бойлера и насоса на рециркуляцию.

На фото справа видно, что коллектор отопления имеет 5 контуров. На каждом контуре на обратке установлен расходомер (колбочки с красным основанием), на подаче - клапана (с серыми колпачками), на которые была задумка накрутить термоголовки.

Так как ремонт делал в голой квартире, когда прокидывал электрику, в каждую комнату из туалета (именно там располагается коллектор радиаторов) проложил двухжильный кабель для управления термоголовками от термостатов.

Термостаты решил заказать со всем известного китайского магазина:

Основной функционал сего устройства - подавать 220В на выходные клеммы, к которым подключены термоголовки, когда температура в комнате опускается ниже уставки, и снимать напряжение с клемм, когда комнатная температура достигла требуемого значения. Из неиспользуемых возможностей - подключение комплектного внешнего датчика температуры для установки его в пол. Не мой случай.

Термоголовки подобрал там же. Нормально закрытые на 220В.

В эксплуатации комнатные термостаты показали себя не очень. К работе реле и автоматики вопросов нет, однако экран подкачал. Видимо устройство было спроектировано для управления теплым полом и оптимальный угол обзора для него был сверху. Я же установил их на высоте 1.6 м от уровня пола. Изображение изначально было не особо четкое, потом экран и вовсе начал выгорать. Впоследствии я эти термостаты поменял на более интересный вариант, о чем напишу ниже.

Немного автоматизации

С радиаторами разобрались. Теперь они включаются и выключаются сами, обеспечивая комфортную температуру дома. Осталось автоматизировать котельную.

Нужно было управлять следующим оборудованием:

• Бойлер - управлять его нагревом, а также включать или выключать полотенцесушитель.
• Радиаторы - управлять насосом подачи теплоносителя в коллектор радиаторов и далее в коллектор теплого пола.
• Теплый пол - управлять насосом циркуляции коллектора теплого пола.

Подключил к нему комплектный датчик температуры и опустил его в штатное место установки в бойлере. В качестве нагрузки подключил к нему насос, который обеспечивает циркуляцию воды от гидрострелки по змеевику бойлера. Т.е. когда вода в бойлере остывает - включается насос, и горячая вода от котла нагревает воду в бойлере. Параллельно питанию термореле подключил насос рециркуляции ГВС. И все это добро посадил на zigbee розетку Xiaomi.

Да-да, наконец я подхожу к профильной теме сайта sprut.ai. В 2018 году я знать не знал про HA и прочие системы домашней автоматизации, однако уже имел опыт с техникой компании, которая производит "топ за свои деньги". Купив zigbee шлюз и несколько розеток, я решил удаленно управлять котельной.

С бойлером более или менее разобрались. Через приложение MiHome я по расписанию включал бойлер и полотенцесушитель днем и выключал ночью. Также, посредством zigbee розеток, я наладил управление основным насосом и насосом теплого пола.

Осталось автоматизировать управление котлом. Просто повесить котел на умную розетку, естественно, не решился. Я думаю котел так не долго протянул бы.

Я воспользовался контактами котла, которые предназначены для подключения комнатного термостата.

Схема управления крайне простая. Вытаскиваем перемычку - котел "мягко" выключается. Ставим перемычку - котел включается. Мягко - это значит вся система управления остается под напряжением, выключается горелка, затем, спустя некоторое время, выключается котловой насос и котел переходит в режим ожидания.

Для управления этой перемычкой я купил обычный модульный контактор с катушкой на 220В. Клеммы катушки запитал от zigbee розетки, и получил управление котлом через MiHome.

Не знаю как сейчас, но 4 года назад китайские сервера были не особо отзывчивы, и оперативно управлять розетками через родное приложение не особо получалось. Почитывая различные форумы, решил переходить на локальную систему управления умным домом. В основу системы легла Raspberry Pi3B и Home Assistant. Стало гораздо веселее, особенно когда со временем заказал стик V3.

Комнатные термостаты с плохими дисплеями решил менять на zigbee версию от Moes. Они у меня теперь, помимо удаленного управления, обеспечивают хорошей связью конечные zigbee устройства в самых дальних уголках квартиры, так как являются роутерами.

Во время эксплуатации системы ГВС зимой, начал замечать, что при долгих водных процедурах вода могла резко пойти холодная. Причина - банальная. Подача холодной воды в бойлер производится снизу, забор горячей воды - сверху. Термодатчик от термореле управления бойлером также установлен в верхней части. В итоге, в какой-то момент холодная вода снизу заполняет бойлер, а датчик поздно на это реагирует, и котел уже не успевает быстро нагреть большое количество холодной воды. Эту проблему можно было решить разными способами, но раз уж есть HA и zigbee сеть, выбор был очевиден. Был заказан доработанный датчик влажности почвы.

Суть доработки была в том, что к датчику влажности почвы был припаян датчик температуры и USB кабель для обеспечения питания от сети. Также была залита специальная прошивка, которая позволяла измерять температуру в больших пределах.

Датчик был установлен во второе штатное место, которое находится в нижней части бойлера.

Так как мой бойлер (THERMEX ER 120V) имеет встроенный ТЭН мощностью 2 кВт, было принято решение запитать его от zigbee розетки на 16А от Tuya.

Но есть нюанс. Заказ я оформил на 2 розетки у одного продавца. Так была и цена интереснее, ну и лишняя розетка никогда не лишняя. Пришли 2 абсолютно внешне идентичные 2 розетки, однако одна была с полноценным энергомониторингом, а вторая - без оного. В z2m залетели они вот так:

В общем на ту, которая с энергомониторингом, я повесил ТЭН бойлера и организовал автоматизацию следующим образом: при понижении температуры в нижней части бойлера, включается ТЭН и отключается основной насос котельной (если он включен). Таким образом, котел начинает работать только на бойлер, а ТЭН по мере своих сил пытается ему помочь.

Статью я назвал "взгляд дилетанта" не просто так. Я - человек очень далекий от программирования и IT. Поэтому Node-RED для меня оказался настоящим спасением. Алгоритмы управления работы котельной выглядят следующим образом:

Это как раз алгоритм работы котельной при резком охлаждении бойлера.

Это алгоритм включения котла, если включен один из потребителей его теплоносителя.

А это алгоритм отключения котла. Чтобы не переживать, что котел "молотит" вхолостую.

Сверху алгоритм прокрутки насосов. В летний период насосы, кроме насосов бойлера, не работают. У кого есть своя котельная, скорее всего сталкивались с тем, что после долгого останова, валы насосов "прикипают" и отказываются вращаться. Прокрутка раз в неделю на 1 минуту позволяет избавиться от этой проблемы. Снизу включение и выключение бойлера по времени. Как вы помните, бойлер у меня выключается вместе с полотенцесушителем.

В итоге все, о чем я писал в статье, выглядит следующим образом:

Щиток котельной.

Привод шарового крана газовой трубы.

Датчик газа.

Подключение бойлера.

Внешний вид "котельной". Она скрывается за тремя створками шкафа кухни.

Коллекторный шкафчик, конечно, нужно немного причесать, но пока руки не доходят. Может быть когда-нибудь... Все равно кроме меня никто не видит:)

На фото щитка котельной можно увидеть 3 модульных контактора. Они управляются теми же упомянутыми выше zigbee розетками. Схему рисовать лень, но их наличие выводит управление котельной на качественно новый уровень. Один из них управляет работой котла. Второй принудительно запускает насос "загрузки" бойлера при включении ТЭНа бойлера, даже если термореле не видит в этом необходимости (резкое понижение температуры в нижней части бойлера). Третий контактор управляет контактором запуска котла, когда работает только бойлер. Т.е. если zigbee розетка, которая управляет контактором котла - выключена, но включен бойлер, то котел все равно будет работать.

В HA это выглядит следующим образом:

Еще один маленький момент, который тоже относится к сценарию управления котельной. На выходе из квартиры у меня установлен "мастер выключатель", который управляет контактором, который, в свою очередь, управляет освещением всей квартиры. Удобно при выходе гасить всех свет. У этого контактора 2 группы контактов. На вторую, незадействованную группу, я повесил контакт сигнала протечки счетчика импульсов. Счетчик импульсов также был приобретен. Получается, если мастер выключатель выключен, значит дома нет людей, значит можно выключить бойлер, и еще что-нибудь.

Бинарный сенсор мастер выключателя создал следующим образом:

- platform: template sensors: master_switch: friendly_name: "Мастер-выключатель" device_class: presence value_template: >- {{ is_state('switch.0x00124b002443d9e2_l6', 'on') }}

Что в итоге

Существенные финансовые вложения на этапе капитального ремонта квартиры позволили получить гибкую и управляемую систему отопления, которая обеспечивает высокий комфорт при проживании в ней всем домочадцам.

Горячая вода льется сразу после открывания любого смесителя в квартире. Полотенцесушитель работает круглый год. Теплый пол мягко протапливает всю квартиру, а радиаторы подогревают воздух только когда это необходимо.

И все это сопровождается адекватными счетами за энергоносители.

Выражаю благодарность всем энтузиастам, которые тратят свое время и делятся своим бесценным опытом. Если бы не вы, у меня бы ничего не получилось :)