Kúrenie a zónová regulácia pre nevidiacich

Pred niekoľkými desaťročiami nebolo vykurovanie obytných priestorov až tak finančne zaťažujúce, aby musel človek hľadať najrôznejšie náhradné riešenia. Vykurovalo sa jednoducho plynom, elektrinou, koksom alebo uhlím.

V súčasnosti sú energie oveľa drahšie. Ústredné kúrenie, ktoré bolo kedysi všeobecne dostupným komfortom je dnes často zaťažujúce, a to hlavne v prechodných obdobiach, v ktorých by stačilo vykurovať len jednu – dve izby.
V rodinných domoch sa začalo kúriť drevom, ústredné kúrenie je kombinované teplovzdušnými krbmi alebo pieckami v ktorých sa dá zakúriť lokálne.

Ponúkajú sa aj alternatívne vykurovacie zdroje ako napríklad tepelné čerpadlá, fotovoltaické články alebo solárne panely. Tieto alternatívne zdroje energie dosť často vyžadujú veľké zriaďovacie náklady ktorých návratovosť je dosť neefektívna.

Sofistikovanou a zaujímavou možnosťou znížiť náklady na vykurovanie je zriadenie systému domácej automatizácie, ktorý môže ovládať staré ústredné kúrenie novým spôsobom.
Riadiaci počítač môže pomocou starého ústredného kúrenia:

– Zakúriť len v jednej izbe, čím nahradí piecku,
– v prechodnom období môže slniečko automaticky vypnúť vykurovací kotol,
– počítač môže zakúriť v niektorých miestnosťiach a v takom čase, keď už napríklad budú obyvatelia doma z práce,
– umožňuje ovládanie kúrenia cez internet alebo mobil.

Prišla doba, v ktorej sa začali kupovať piecky a teplovzdušné krby a prichádza nová doba, keď sa budú zase vyhadzovať. Nahradí ich počítač vybavený systémom domácej automatizácie.

1 Prvý kontakt s Rudom

Tento článok má nielen informačný charakter, je zároveň rámcovým návodom, ako si doma vybudovať svoj vlastný systém domácej automatizácie zameraný na riadenie vykurovania.
Ako príklad uvedieme “Systém Rudo”, ktorý je navyše prispôsobený aj pre nevidiacich používateľov.
Pri najhrubšom rozdelení môžeme povedať, že sa takýto systém skladá z troch častí:

1. Riadiaci počítač,
2. zariadenia kotolne,
3. počítačom riadené radiátorové hlavice.

Pomocou počítačovej siete je riadiaci počítač spojený s ovládajúcou jednotkou v kotolni, ktorá riadi vykurovací kotol, ekvitermický štvorcestný ventil, bojler a radiátorový okruh.
Počítačom ovládané radiátorové hlavice sú k riadiacemu počítaču pripojené bezdrôtovo pomocou kontrolera vysielajúceho Z-Wave signál.
Hlavice s kontrolerom vytvárajú bezdrôtovú Z-Wave sieť.
Kontroler je k riadiacemu počítaču pripojený pomocou USB rozhrania.

Používateľská obsluha kúrenia a zónovej regulácie sa vykonáva na akomkoľvek počítači, ktorý je pripojený na internet, na domácu metalickú počítačovú sieť alebo na WIFI.
Inými slovami si môže používateľ zakúriť alebo zmeniť parametre automatizovaného vykurovania kdekoľvek na svojom notebooku.

2 Systém domácej automatizácie
s rozhraním pre nevidiacich používateľov
RUDO V. 4.0, 2014

Rudo V. 4.0, 2014 je systém domácej automatizácie pracujúci na operačnej platforme Linux Debian. Rudo je sieťovo orientovaný produkt pracujúci v rámci lokálnej počítačovej siete. Obsahuje tieto základné hardvérové a softvérové komponenty:

a) Nízkoenergetický riadiaci server, IP lan.home.metal.5,
b) hardvérové V/V zariadenie na pripojenie IR detektorov
pripojené cez lokálnu sieť, IP lan.home.metal.4 (ADAM 6050),
c) hardvérové zariadenie používané na meranie, reguláciu a
ovládanie ventilov v kotolni pripojené cez lokálnu sieť,
IP lan.home.metal.6 a lan.home.metal.7
(ADAM 6052 a ADAM 6015),
d) Z-Wave kontroler pripojený cez USB,
e) osem IR detektorov, magnetický dverový spínač, dve
relé na domové zvončeky, pákový servoregulátor
ekvitermiky, dva elektromotorické ventily, tri čerpadlá,
plynový kotol, šesť termočlánkov PT100, šesť
termostatických Z-Wave radiátorových hlavíc,
f) softvérový server “rudoserver” spúšťaný v
“/etc/rc.local”, ktorý spúšťa softvérové servre:
– gobsvr, syntéza hlasu a zvuky,
– gobtlk, asistenčná technológia pre nevidiacich,
– rudo, zabezpečovací a informačný systém,
– kotolna, automatizovaný systém riadenia kotolne,
– zonovaregulacia, automatizovaný systém zónovej
regulácie,
g) softvér má rozsah 9000 programových riadkov, nachádza sa v
týchto zdrojových súboroch:
– adam.pp (vrstva ovládania sieťových zariadení ADAM),
– zwdefs.pp, zw.pp, zwave.pp (vrstva ovládania Z_Wave
siete),
– kotolna.pp (vrstva riadenia zariadení kotolne),
– regulaciaradiatorov.pp (vrstva ovládania
termostatických hlavíc),
– kurenie.pp (server automatizovaného kúrenia),
– zonovaregulacia.pp (server zónovej regulácie),
– kuric.pp (sieťová vrstva pre klienta kúrenia),
– zoner.pp (sieťová vrstva pre klienta zónovej
regulácie),
– rudokuric.pp (klient automatizovaného kúrenia),
– rudozoner.pp (klient zónovej regulácie).

2.1 Inštalácia a spustenie

V ďalších podkapitolách budeme predpokladať, že je v dome zavedená lokálna počítačová sieť s IP adresou routra lan.home.metal.254, na ktorú je pripojený nízkoenergetický počítačový server s IP adresou lan.home.metal.5.
Na počítačovom servri sa očakáva nainštalovaný systém ROWS 2014, ktorý je dostupný bezplatne na adrese: HTTP://www.systemrows.eu.

2.1.1 Hardvér

Systém domácej automatizácie RUDO V. 4.0 2014 sa skladá z troch oddelene pracujúcich systémov, z ktorých každý vyžaduje plnú hardvérovú výbavu:

a) Zabezpečovací a informačný systém – hardvérové V/V
zariadenie pripojené cez lokálnu sieť, IP lan.home.metal.4
(ADAM 6050), na ktoré je pripojených osem IR detektorov,
magnetický dverový spínač, dve relé na domové zvončeky,
chodbový reproduktor a aktívny izbový reproduktor,
b) automatizovaný systém riadenia kotolne – hardvérové
zariadenie používané na meranie, reguláciu a ovládanie
ventilov v kotolni pripojené cez lokálnu sieť, IP
lan.home.metal.6 a lan.home.metal.7 (ADAM 6052 a ADAM 6015),
na ktoré je pripojený pákový servoregulátor ekvitermiky,
dva elektromotorické ventily, tri čerpadlá, plynový
kotol a šesť termočlánkov PT100,
c) automatizovaný systém zónovej regulácie – Z-Wave kontroler
pripojený cez USB, šesť termostatických Z-Wave
radiátorových hlavíc.

2.1.2 Softvér

Každá z troch skupín hardvéru z predchádzajúcej podkapitoly je ovládaná jedným softvérovým servrom:

a) Rudo,
b) kurenie,
c) zonovaregulacia.

Každý z týchto softvérových servrov vyžaduje pre danú skupinu plnú hardvérovú výbavu. V prípade, že niektorý hardvérový komponent nie je pripojený, softvérový server danej skupiny sa buď nenainštaluje (v prípade absencie kontrolerov) alebo nebude fungovať korektne (v prípade absencie koncových zariadení).
Všetky softvérové servre sa automaticky inštalujú volaním programu “rudoserver”. Aby sa systém domácej automatizácie RUDO V. 4.0, 2014 spustil automaticky po zapnutí počítača, je program “rudoserver” volaný v súbore “/etc/rc.local”.

2.2 Rudo, zabezpečovací a informačný systém

Server zabezpečovacieho a informačného systému pracuje úplne samostatne bez potreby spúšťania klientských aplikácií. Informuje o pohybe osôb, sprostredkuje domové zvonenie pomocou zvolených zvukov, víta, lúči sa a spríjemňuje prostredie zaujímavým výberom informačných zvukov.

2.3 Rudo, automatizovaný systém riadenia kotolne

Server systému riadenia kotolne vyžaduje na obsluhu a sprostredkovanie údajov spustenie klientskej aplikácie “rudokuric”. Túto aplikáciu je možné spustiť na ktoromkoľvek PC na lokálnej sieti alebo na sieti WIFI.
Pomocou programu “rudokuric” je možné kontrolovať aktuálnu teplotu:

a) Meranú v interiéri,
b) meranú v exteriéri,
c) teplotu vody v bojleri,
d) teplotu vody v primárnom okruhu plynového kotla,
e) teplotu vody na kotli pevného paliva,
f) teplotu miešanej vody za ekvitermickým ventilom, teda
teplotu vody v radiátoroch.

Pomocou aplikácie “rudokuric” je možné zapínať a vypínať kúrenie, ohrev vody a nastavovať časové režimy pre kúrenie a ohrev vody osobitne. Aplikácia ponúka päť časových režimov:

a) Štandardný,
b) temperovanie,
c) prítomnosť,
d) dokurovanie pevným palivom,
e) testovanie.

Hardvér kontrolera, ktorý je pripojený na LAN, ventily a termočlánky obsahuje prepínače, pomocou ktorých je možné zvoliť obsluhu jednotlivých zariadení kotolne na:

a) Automat,
b) vypnuté,
c) zapnuté,
d) manuálne ovládanie.

Medzi zariadenia kotolne patria tri čerpadlá, dva elektromotorické ventily, pákový servoregulátor ekvitermiky, plynový kotol a šesť termočlánkov PT100.
Systém domácej automatizácie vypočíta teplotu radiátorov pomocou únikovej funkcie z troch údajov:

a) Externá teplota,
b) požadovaná teplota interiéru,
c) únikový koeficient.

V aplikácii “rudokuric” si používateľ zvolí únikový koeficient empiricky pre daný dom. Potom navolí požadovanú teplotu interiéru a systém domácej automatizácie mieša teplú vodu do radiátorov tak, aby požadovaná teplota interiéru súhlasila. Pozor! Pri tomto výpočte sa nepoužíva nameraná hodnota interiéru! Preto sa nemôže stať, že ak je termočlánok v chladnejšej miestnosti, že bude byt prekúrený.

2.4 Rudo, automatizovaný systém zónovej regulácie

RUDO umožňuje jemnejšie doregulovanie teplôt v jednotlivých miestnostiach diaľkovým ovládaním termostatických hlavíc pomocou bezdrôtovej siete Z-Wave. Zabezpečuje to server “zonovaregulacia”, ktorý sa obsluhuje pomocou klientskej aplikácie “rudozoner” v celej LAN alebo na sieti WIFI.

Termostatické hlavice sami zabezpečujú, aby sa napr. neprekurovalo v miestnostiach, do ktorých práve svieti slnko.
Aplikácia “rudozoner” však navyše umožňuje nastaviť týždenný časový režim pre každý radiátor osobitne. Prakticky to znamená, že si môže používateľ napr. zakúriť skoro ráno pomocou ústredného kúrenia len v kúpeľni. Cez noc môže byť byt temperovaný, ale spálne, kde sa vetrá môžu byť v protimrazovom režime. Podobne môže automat počas neprítomnosti v pracovné dni byt temperovať a pred príchodom radiátory prestaviť na 22 stupňov.
Bez straty komfortu takto automatizovaný systém dokáže výrazne šetriť energie.
Spätne je možné odkontrolovať teplotu v interiéroch jednotlivých izieb osobitne.

Z-Wave termostatické hlavice sú napájané dvomi tužkovými batériami, ktoré vydržia približne jedno vykurovacie obdobie. Automatizovaný systém informuje používateľa pred vybitím batérie asi týždeň vopred, pomocou akustického hlásenia, v ktorom presne špecifikuje izbu a radiátor, na ktorom sa nachádza hlavica s vybíjajúcimi sa batériami.

Slnko, hviezdy a tiene

Posted in SYSTÉM DOMÁCEJ AUTOMATIZÁCIE.