​Интеграция котла Viesmann Vitodens 200-W в систему домашней автоматики

Отличное решение от наших партнеров компании Домотон (НПФ "Невотон") по интеграции котла Viesmann Vitodens 200-W в систему домашней автоматики.

Несмотря на то, что современные газовые котлы обладают встроенными системами автоматического управления газовым оборудованием, в некоторых случаях этого бывает недостаточно. В этой статье мы расскажем как:

• обеспечить дистанционное управление работой газового котла Vitodens 200-W на уровне «запроса тепла» – таким образом экономить газ;
• дистанционно контролировать температуры в системе отопления;
• контролировать целостность котлового контура;
• контролировать показания газового счетчика удаленно;
• получать оповещения о протечках в помещении котельной (где расположено большое количество труб, соединений и оборудования) и об аварийном состоянии котла.

Дистанционное управление газовым котлом обеспечивает, кроме удобства управления и комфорта, существенную выгоду – нет необходимости жечь газ, когда не надо постоянно поддерживать высокую температуру батарей отопления (например, утром Вы ушли на работу, в доме никого нет). Без вреда для дома (риски «разморозки» контура отопления нивелирует автоматика самого котла), можно обеспечить минимальные температуры в системе отопления. Из-за большой тепловой инерционности дома не происходит существенного падения температуры воздуха за 10-12 часовое отсутствие в доме. Конкретный пример: в доме (с установленным котлом Vitodens 200-W) площадью 250 м², при температуре наружного воздуха минус 5 °С, за 10 часов бездействия котла, температура воздуха в доме изменяется с 21 до 19,5 °С. Котел выключается утром в 7-30, после ухода хозяина и включается в 17-30.

Перевести котел в режим нагрева контура отопления, чтобы быстро повысить температуру в доме (например, перед своим выходом с работы, перед прибытием в дом) можно в любой момент, был бы интернет – настроить доступ можно и с мобильного телефона. Также можно задать автоматический сценарий включения/выключения котла автоматикой «системы управления умным домом», привязанный к календарю.

Поставленные задачи были решены установкой модуля сбора данных DCM-5.1.1-Z (оснащенного чипом системы автоматизации стандарта Z-wave), к которому были подключены:

• –датчик температуры Т наружного воздуха (типа Pt1000, установлен на наружной стене дома);
• –два накладных датчика температуры Т1 и Т2 (типа Pt1000 – установлены на подающей и обратной трубах контура отопления);
• –датчик давления P (типа ОВЕН ПД100, датчик установлен в котловом контуре);
• –импульсный выход счетчика газа (к счетчику газа типа BG-10 подключен датчик импульсов низкочастотный (герконовый считыватель) типа IN-Z61);
• –управляющие контакты котла (подключены на клеммы разъема 96, см. рис. 1 и 2).

Модуль сбора данных предназначен для одновременной работы с 5-ю различными датчиками, передачи результатов измерений по беспроводной сети стандарта Z-Wave и способен управлять одним внешним устройством (имеет одно коммутирующее реле). Модуль сбора данных оснащен чипом системы автоматизации стандарта Z-wave; инструкция по настройке размещена на сайте производителя: http://domoton.ru/nevoton_files/DCM511Z/DCM_511_ru.pdf).

Рисунок 1 Рисунок 2

Применение модуля сбора данных позволяет включить с состав «системы управления умным домом» дистанционное управление газовым котлом, удаленный параметров в контуре отопления, контроль расхода газа.

Управление сетью домашней автоматизации Z-wave производится контроллером, в качестве которого используется одноплатный компьютер Raspberry Pi, с установленной платой расширения RaZberry. Инструкция по настройке и работе контроллера размещена по ссылке: http://domoton.ru/nevoton_files/Razberry/ZMR_RAZ_PI_2.2.2.pdf). Структурная схема автоматизации котла показана на рис. 3.

Рисунок 3

К модулю сбора данных подключены на пять входных каналов: два накладных датчика температуры Т1 и Т2, датчик температуры Т наружного воздуха, датчик давления P и импульсный выход счетчика. Процесс настройки каналов модуля сбора данных и типы поддерживаемых датчиков приведены в инструкции к модулю: http://domoton.ru/nevoton_files/DCM511Z/DCM_511_ru.pdf. Датчики температуры требуют установки на металлическую трубу, или на металлические части: фитинги, датчики и т.д. В этом примере, один датчик температуры Т1 установлен на трубопроводе подачи (см. рис. 4), второй датчик Т2 – установлен на трубопроводе «обратки».

Для контроля целостности контура системы отопления, в системе установлен датчик давления, подключенный к модулю сбора данных.

Рисунок 4

Помимо дистанционного контроля, датчики температуры и давления могут быть полезны при выявлении возможных неисправностей: утечки, неисправности котельного оборудования и т.п. (например, выход из строя расширительного бака способен привести к резкому изменению давления в системе, и наоборот, постепенное снижения давления говорит о утечке из котлового контура). Также и резкое повышение температуры, после включения котла, может говорить о неисправности теплообменника или циркуляционного насоса (что в свою очередь говорит о предаварийном состоянии котла).

Управляющие контакты котла (разъем 96 – см. рис. 2, используется в котлах серии Vitodens 200 для подключения внешнего оборудования) подключены к коммутирующему реле DA1 модуля сбора данных. Срабатывание реле модуля сбора данных обеспечивает так называемый «запрос тепла», т.е. перевод котла в режим нагрева контура отопления, и соответственно, размыкание реле приводит к переводу котла в режим нагрева ГВС.

Беспроводной датчик протечек Fibaro подключается по радиоканалу непосредственно к контроллеру. Датчик протечек беспроводного исполнения, получает питание от встроенной батарейки, способен информировать о состоянии заряда, имеет встроенную предупредительную световую/звуковую сигнализацию.

Модуль сбора данных и подключенные к нему, по проводным интерфейсам, датчики, установлены в помещении котельной. Связь модуля сбора данных с контроллером RaZberry осуществляется по радиоканалу.

Управление автоматикой в доме (в т.ч. и контроль показаний) реализовано на базе ПО Z-way-Server, что позволяет автоматически управлять включением/выключением работы газовой горелки, контролировать состояние оборудования, показания датчиков и счетчика.

Для работы в сети автоматизации стандарта Z-Wave, нужно произвести предварительную настройку применяемого оборудования:

1. Модуль сбора данных предназначен для работы в беспроводной сети стандарта Z-Wave, для чего необходимо обеспечить его связь с контроллером напрямую или через промежуточные устройства.

Если в Вашем RaZberry (контроллере сети) нет файла описания (Description) устройства NEVOTON DCM-5.1.1-Z, то его необходимо добавить.
Для этого файл NEVOTON DCM-5.1.1-Z.xml нужно скачать с сайта компании-производителя по ссылке http://domoton.ru/zddx/Nevoton%20DCM-5.1.1Z2.xml.zipи добавить в папку:

/opt/z-way-server/ZDDX на Вашем RaZberry Pi.

После этого выполнить команду:

./UpdateXULS.sh.

Затем в Expert UI выберите файл описания, как показано на рис. 5.

Рисунок 5

2. Затем, требуется настройка модуля сбора данных для работы с установленными датчиками, согласно таблице:

3. Для корректного отображения показаний счетчика газа (в м³), нужно установить и настроить модуль преобразования физических величин – DataSensorMultiplication. Данный модуль преобразует показание датчика в любую физическую величину по формуле (Значение датчика * Множитель + Порог) с отображением желаемого названия физической величины. Скачать преобразователь величин можно с сайта компании-производителя по ссылке: http://domoton.ru/domoton_modules/DataSensorMultiplication.zip. Модуль после установки имеет название «Physical quantities conversion module» — в англоязычном интерфейсе и «Модуль преобразования физических величин» — в русскоязычном интерфейсе.

4. Теперь можно настроить в интерфейсе «Smart Home» Z-wave «виртуальную комнату» с установленными и подключенными датчиками.

Рисунок 6

На рис. 6 показан пример отображения датчиков в среде «Smart Home». После установки и настройки «Physical quantities conversion module», показания датчика давления и счетчика газа преобразуются и отображаются в привычных единицах.

5. Также, Z-way-server позволяет установить из «магазина приложений» (Online Apps) модуль «Climate Control» (см. рис. 7), который, фактически, является «виртуальным термостатом». Как и обычный термостат, модуль «Climate Control» будет поддерживать заданную температуру включением котла в режим нагрева контура отопления. Пример настройки модуля «Climate Control» показан на рис. 8.

Рисунок 7

Рисунок 8

6. В случае использования вместо RaZberry, контроллера Fibaro Home Center 2, можно получить более наглядное отображение состояния оборудования и получаемых данных. Пример графического интерфейса контролера Fibaro Home Center 2 приведен на рис. 9.

Рисунок 9

Для конвертации величин в интерфейсе контроллера Fibaro можно применить виртуальное устройство, и используя язык программирования Lua (доступно в Home Center 2) преобразовать получаемые от датчиков параметры.

Пример настройки модуля сбора данных для работы с контроллером Fibaro HC2 приведен здесь: http://domoton.ru/uploads/2015/04/nastrojjka-msd-nevoton-dcm-5-1-1-z-dlya-raboty-s-fibaro-hc2.pdf.

Также, в ПО Fibaro HC 2, есть возможность позволяет использовать в качестве дополнительного модуля (плагина) так называемый «виртуальный термостат», который позволяет запрограммировать автоматическое управление котлом (перевод котла в режим нагрева контура отопления) в зависимости от уставок. Скачать данный модуль можно по ссылке: http://www.domoticadomestica.com/foro/index.php?topic=1155.0.

Подробности можно узнать тут