Проект «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.

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 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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.
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, пришлите письмо с описанием задачи на адрес info@hi-lab.ru