Καιρός Interlock για οικιακή θέρμανση - IoT RasPi Zero & ESP12: 5 βήματα

2024 Συγγραφέας: John Day | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2024-01-30 08:36

Ιστορία

Να σημειωθεί,

Αυτό το έργο βασίζεται στο να έχετε ένα RaspberryPi Zero που εκτελεί έναν διακομιστή αυτοματισμού οικιακής κατοικίας Domoticz (πολύ εύκολα φτιαγμένο) με κόκκινο κόμβο και έχει οριστεί ως MQTT Broker.

Γιατί να γράψω αυτή τη βιτρίνα;

Για να επιδείξω τη λύση μου για το πώς έχω εξοικονομήσει κάποια έξοδα θέρμανσης/χρήση ενέργειας και να σπρώξω τη σκέψη σε εσάς, ώστε να υιοθετηθεί στο σπίτι σας ή να τροποποιηθεί ώστε να ταιριάζει στις ανάγκες σας.

ΣΦΑΙΡΙΚΗ ΕΙΚΟΝΑ

Τους μήνες της Άνοιξης και του Φθινοπώρου, όπου η εξωτερική θερμοκρασία του αέρα μπορεί να είναι γύρω στους 11 βαθμούς Κελσίου, παρατήρησα ότι το σπίτι μου έχασε ελάχιστα έως καθόλου τη θερμοκρασία στο εξωτερικό. Παρατήρησα επίσης ότι το πρωί η θέρμανση θα ανάβει για κάποιο χρονικό διάστημα (έως 30 λεπτά) και έπειτα θα μείνει εκτός μέχρι την επόμενη μέρα. Το είδα ως σπατάλη ενέργειας, καθώς σε μια ηλιόλουστη μέρα ή όταν ζεσταίνεται πάνω από τους 12 βαθμούς Κελσίου έξω από το σπίτι, φυσικά θα ζεσταθεί σε μια άνετη θερμοκρασία. Κανονικά αυτή θα ήταν η εποχή του χρόνου που θα απενεργοποιούσα τη θέρμανση για εξοικονόμηση χρήσης αερίου. Αυτό το έργο είναι να αυτοματοποιήσει αυτή τη διαδικασία με βάση την τοπική εξωτερική θερμοκρασία του αέρα και χρησιμοποιώντας μερικούς από τους υπάρχοντες αισθητήρες θερμοκρασίας του σπιτιού μου, το έργο έχει το πλεονέκτημα να γνωρίζει την προβλεπόμενη θερμοκρασία και να ενεργεί σύμφωνα με αυτήν, αλλά εάν το σπίτι χάσει πολύ θερμοκρασία θα επιτρέψει τη θέρμανση να επανέλθω.

Προϋποθέσεις έργου

• Χρησιμοποιήστε τοπικό ρεύμα εξωτερικής θερμοκρασίας αέρα
• Χρησιμοποιήστε τοπικές προβλέψεις για εξωτερικές θερμοκρασίες αέρα
• Αποτρέψτε τη λειτουργία της θέρμανσης αλλά μην επηρεάσετε την παραγωγή ζεστού νερού
• να λαμβάνει υπόψη τις συνθήκες του νοικοκυριού (αλλά να μην είναι πολύ ευαίσθητες)

Βήμα 1: Ρύθμιση υπηρεσίας υλικού/λογισμικού

1. Το Raspberry Pi Zero λειτουργεί ως MQTT Broker με Domoticz και Node-Red με τοπικό αισθητήρα (Δωμάτιο 1) τύπου Dallas 18b20.
2. ESP12 που εκτελεί ένα πρόγραμμα Arduino IDE, αυτός ο ελεγκτής πραγματοποιεί επίσης το κλείδωμα με τη θέρμανση στο ντουλάπι όπου βρίσκεται η βαλβίδα ελέγχου θέρμανσης. Αυτό έχει επίσης έναν τοπικό αισθητήρα Ντάλας (Αίθουσα 2) για το διπλανό δωμάτιο.
3. Το ESP01 εκτελεί ένα πρόγραμμα Arduino IDE για τη μετάδοση τοπικών μετρήσεων θερμοκρασίας/υγρασίας δωματίου από έναν αισθητήρα DHT22 (Αίθουσα 3).

Βήμα 2: Ανάκτηση δεδομένων

Οι ενδείξεις θερμοκρασίας δωματίου 1, 2 και 3 αποστέλλονται στον διακομιστή αυτοματισμού οικιακής κατοικίας Domoticz για καταγραφή δεδομένων και εύκολη προβολή. Αυτό αποστέλλεται μέσω μηνυμάτων MQTT χρησιμοποιώντας το DomoticzJSONformat, χρησιμοποιώ τον κόμβο-κόκκινο για να δημιουργήσω μια μέση ένδειξη θερμοκρασίας των 3 δωματίων, η οποία στη συνέχεια επαναλαμβάνεται -διαβιβάζεται μέσω MQTT σε ενδιαφερόμενους πελάτες (το ESP12 είναι ένα) και στο Domoticz για καταγραφή.

Ο διακομιστής Domoticz συνδέεται επίσης με το OpenWeatherMap για ανάκτηση τοπικών καιρικών συνθηκών (κάθε 10 λεπτά), ο Domoticz επίσης στέλνει ξανά αυτά τα δεδομένα μέσω ενός θέματος "εκτός" MQTT, ωστόσο, το μέγεθος αυτού του μηνύματος είναι μεγάλο, οπότε χρησιμοποιώ κόκκινο κόμβο για να αλλάξετε και να διαγράψετε αυτά τα δεδομένα για να περιέχει μόνο τις πληροφορίες θερμοκρασίας, αυτό αποστέλλεται σε ένα θέμα στο οποίο είναι εγγεγραμμένος ο ESP12. Επιπλέον, ο κόμβος-κόκκινος θα συνδεθεί με το OpenWeatherMap και θα ανακτήσει δεδομένα πρόβλεψης για την περιοχή μου. Και πάλι αυτά τα δεδομένα που λαμβάνονται είναι πολύ λεπτομερή και περιέχουν πληροφορίες για 5 ημέρες, οπότε χρησιμοποιώ το κόκκινο κόμβο για να το προσαρμόσω στην επόμενη πρόβλεψη θερμοκρασίας 3/6 ωρών και και πάλι η εκπομπή είναι στο ίδιο θέμα με το παραπάνω.

Βήμα 3: Ενσωμάτωση φυσικής θέρμανσης

Το ESP12 βρίσκεται στο ίδιο ντουλάπι με το δοχείο αποθήκευσης ζεστού νερού και συνδέσεις καλωδίωσης για βαλβίδες/θερμοστάτες. Έχοντας εμπειρία σε ηλεκτρικά συστήματα ελέγχου, ανακάλυψα το καλώδιο για να ανακαλύψω το κύριο καλώδιο του θερμοστάτη χώρου, έτρεξα ένα κατάλληλο καλώδιο ρεύματος στο κιβώτιο ελέγχου και εγκατέστησα ένα ρελέ που μπορεί να ελέγξει το ESP12. Συνδέω το ρελέ ESP12 σε σειρά με τον θερμοστάτη δωματίου, ώστε να μπορεί να κρατήσει τη θέρμανση κλειστή εάν απαιτείται. Επιπλέον, ανησυχούσα για το "τι θα γινόταν αν το ESP12 απέτυχε", οπότε τοποθέτησα έναν φυσικό διακόπτη παράλληλα με το ρελέ, ώστε να μπορώ να επαναφέρω τις φυσιολογικές συνθήκες, αν χρειαστεί (δεν το χρειάστηκα ακόμη).

Βήμα 4: Λειτουργία λογισμικού

Το ESP12 έχει ορισμένα σημεία για την τρέχουσα εξωτερική θερμοκρασία, θερμοκρασία πρόβλεψης 3 ωρών, θερμοκρασία προβλέψεων 6 ωρών και μέση θερμοκρασία σπιτιού.

Δείτε το διάγραμμα ροής.

Συνοψίζοντας, η θέρμανση θα απενεργοποιηθεί εάν η εξωτερική θερμοκρασία είναι πάνω από 10,5 βαθμούς Κελσίου και η μέση θερμοκρασία του σπιτιού είναι πάνω από 19,4 βαθμούς Κελσίου (ο θερμοστάτης μου έχει οριστεί στους 19,5 βαθμούς Κελσίου) OR η πρόβλεψη για την ημέρα είναι πάνω από 11 βαθμούς Κελσίου. Η θέρμανση είναι ενεργοποιημένη εάν οι διάφορες ενδείξεις είναι κάτω από τα σημεία ρύθμισης που έχουν οριστεί ελαφρώς κάτω από τα προαναφερθέντα σημεία ρύθμισης για να μειωθεί η αλλαγή ενοχλήσεων.

Βήμα 5: Μελλοντική ανάπτυξη;

• Λάβετε υπόψη εάν έχει ήλιο ή όχι, όταν το σπίτι δεν ψήνεται στον ήλιο, τα σημεία ρύθμισης θα μπορούσαν να μειωθούν.
• συνθήκες ανέμου;
• ενσωματώστε απομακρυσμένη παράκαμψη