Проект «Тёплые полы»

Тёплые полы

Задача

Этот проект является частью более обширного проекта Дом, который, в свою очередь, входит в проект Умная дача. 10 помещений дома отапливаются тёплыми водяными полами, работой которых управляет AMS сервер (см. описание проектов по ссылкам выше). В процессе управления работой полов участвуют изощрённые алгоритмы, одной из функций которых является энергосбережение и снижение затрат на отопление дома.

Тёплые полы

Для ещё большей эффективности отопительной системы было принято решение добавить в неё отдельный контроллер управления контуром тёплых полов. Этот контроллер предназначен для управления забором горячей воды у основного контура и выводом холодной воды в основной контур в зависимости от настроек системы, показаний датчиков и внешних условий.

Реализация

Контроллер контура тёплых полов выполнен в виде беспроводного nRF24 блока. Связь с базовым контроллером Дома осуществляется по беспроводному каналу. Контроллер является автономным, связь с «базой» ему нужна только для изменения его режимов работы и настроек, а также для отображения текущего состояния контроллера в интерфейсе системы.

Оборудование

Оборудование nRF24L01

Оборудование контроллера контура тёплых полов:

  • Контроллер Arduino Pro Mini
  • Беспроводной модуль nRF24L01
  • Цифровые датчики температуры DS18B20 (4 шт.)
  • Реле коммутации нагрузок (2 шт.)
  • И прочее оборудование

Топология сети

На схеме представлен фрагмент топологии сети Дома в которую входит контроллер контура тёплых полов. С полной схемой можно ознакомиться на странице описания проекта Дом.

Топология сети и схема подключения

Алгоритмы управления

Алгоритм управления работой системы отопления довольно изощрённый и использует множество формул и различных констант и описание этих формул выходит за рамки этой статьи. Приведём здесь только скриншот настройки базового алгоритма, который учитывает такие параметры, как теплопотери здания, нелинейность теплоотдачи приборов отопления, температура наружного воздуха и т. д.

Алгоритм управления

Интерфейс управления

Система управления тёплыми полами в доме представляет собой большой и развитый комплекс со множеством настроек (см. основной проект Дом). Отдельно устанавливаются требуемые температуры в помещениях, режимы отопления и т. д. Две нижние плашки «Тёплый пол» и «Проработка клапанов» относятся непосредственно к рассматриваемому контроллеру.

Интерфейс управления

Беспроводной nRF24 контроллер

Контроллер управления контуром тёплого пола подключён к базовому контроллеру дома по беспроводному nRF24 каналу. Поскольку соединение беспроводное, то для нормальной работы системы протокол связи должен обеспечивать гарантию доставки пакетов и следить за качеством связи.

В интерфейс системы выводятся данные о нахождении удалённого контроллера на связи, информация о последнем обновлении данных и количестве ошибок беспроводной связи. Это позволяет одним взглядом оценить состояние дел с беспроводной связью с контроллером.

nRF24 контроллер online

В случае проблем со связью окно контроллера становится серым и в нём показываются данные о том, сколько времени прошло с момента последней связи с контроллером и количестве ошибок за текущий день.

nRF24 контроллер offline

Настройки контроллера

В первом окне показываются текущие расчётные величины, вычисленные встроенным в контроллер алгоритмом управления контуром тёплых полов, данные с датчиков, подключённых контроллеру и данные о текущем состоянии реле. То есть вся информация о состоянии системы видна как на ладони.

Настройки контроллера

Во втором окне можно задать исходные данные для работы алгоритма регулирования. Все выходные значения пересчитываются в реальном времени, что удобно для подбора оптимальных значений для конкретных условий эксплуатации системы. Все вводимые данные сохраняются во внутренней памяти контроллера.

Проработка клапанов

Для борьбы с известной проблемой застоя клапанов в контроллер внедрена подсистема их проработки, т. е. принудительного открывания и закрывания. Эта подсистема имеет два режима работы — автоматический и ручной. В автоматическом режиме задаётся количество профилактических включений в месяц, в ручном режиме процедура проработки запускается нажатием кнопки в интерфейсе.

Проработка клапанов

Для более эффективной работы можно задать такие параметры как количество импульсов, их продолжительность и периодичность.

Информационная панель

В информационную панель выводится индикатор работы контроллера «COF». На скриншоте он жёлтого цвета, что говорит о его работе в данный момент и нахождении на связи.

Информационная панель

Заключение

Просто замечательный проект, который реализует работу сложных алгоритмов по управлению контуром тёплых полов, даёт возможность настраивать работу системы в интерактивном режиме через веб-интерфейс, позволяет снижать энергозатраты на отопление дома и экономить денежные средства.

Тёплые полы

Функции, реализованные в проекте

  • Комплексное управление контуром тёплых полов
  • Наукоёмкие алгоритмы работы системы
  • Беспроводной nRF24 контроллер
  • Управление из веб-интерфейса
  • Интерактивное задание параметров алгоритма управления
  • Автоматическая и ручная проработка клапанов
  • Сохранение настроек в памяти контроллера

Энергосбережение

  • Эффективное энергосбережение
  • Снижение затрат на отопление дома

Заказать проект

Для того, чтобы заказать проект, просто пришлите письмо с описанием задачи на адрес info@hi-lab.ru и возможно уже через несколько дней вы получите готовый проект вашей мечты