Интеграция газовых котлов Baxi в систему домашней автоматики

      В этой статье, на примере газовых настенных котлов Baxi модельных рядов Luna 3 Comfort, Main5 и Luna Duo-Tec MP (рис. 1) показывается, как можно обеспечить дистанционное управление котлом через систему домашней автоматики (”Умный дом”) стандарта Z-wave.

Рис. 1. Котлы Baxi модельных рядов Luna 3 Comfort, Main5 и Luna Duo-Tec MP

    Обычно, газовые котлы, используемые для обеспечения загородного дома теплом, настроены на постоянную работу в оптимальном режиме, в котором затрачивается наименьшее количество топлива для получения единицы тепловой энергии за единицу времени. Но непрерывная работа даже в таком, оптимальном режиме, будет приводить к значительному перерасходу газа, т.к. постоянная необходимость такого количества тепла отсутствует.  Зачем постоянно подавать тепло в батареи, тем более, если в доме никого нет? Без вреда для дома (риски «разморозки» контура отопления нивелирует автоматика самого котла) можно отключить нагрев контура отопления на время отсутствия людей в доме. Как правило, при хорошей теплоизоляции дома снижение температуры воздуха в помещении в течение 6 часов будет не более 2 °С. А повысить температуру воздуха в помещении радиаторы отопления способны на 2-2,5 °С за час.

   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). 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 при наличии в доме выхода в интернет – настроить доступ можно и с мобильного телефона. Также можно задать автоматический сценарий включения/выключения котла автоматикой «системы управления умным домом», привязанный к календарю.

   Платы контроллеров котлов модельных рядов Luna 3 Comfort, Main5 и Luna Duo-Tec MP имеют разъемы, позволяющие осуществлять «запрос тепла» от системы домашней автоматики, минуя автоматику самого котла.

   Здесь мы покажем пример подключения газовых настенных котлов разных модельных рядов фирмы Baxi к системе домашней автоматики. Рассмотрим реализацию следующих функций:

• дистанционное управление работой газового котла «запросом тепла» (через клеммы «запрос тепла») для обеспечения экономии расхода газа;
• дистанционный контроль температур теплоносителя в контуре отопления;
• контроль целостности котлового контура;
• удаленное считывание показаний газового счетчика;
• своевременное оповещение о протечках (в помещении котельной, где расположено большое количество труб, соединений и оборудования) и об аварийном состоянии котла.

   Поставленные задачи можно выполнить установкой модуля сбора данных DCM-5.1.1-Z (оснащенного чипом системы автоматизации стандарта Z-wave), к которому, в свою очередь,  нужно подключить следующее оборудование:

• датчик температуры Т наружного воздуха (типа Pt1000 – устанавливается снаружи дома);
• два накладных датчика температуры Т1 и Т2 (типа Pt1000 – устанавливаются на подающей и обратной трубах контура отопления);
• датчик давления P (типа ОВЕН ПД100 или аналогичный – датчик устанавливается в тройник с гнездом под датчик, врезанный в котловой контур);
• импульсный выход счетчика газа (к счетчику газа, например BG-10, подключен датчик импульсов низкочастотный (герконовый считыватель) типа IN-Z61, или возможно применение счетчика, уже оснащенного импульсным выходом);
• управляющие контакты котла (клеммы подключения показаны на рис. 3, 5 и 6).

  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). Применение модуля сбора данных облегчает процесс монтажа оборудования, а также, уменьшает количество укладываемых проводов для подключения датчиков. Инструкция по настройке модуля сбора данных размещена на сайте производителя: https://domoton.ru/nevoton_files/DCM511Z/DCM_511_ru.pdf.

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

   Управление сетью домашней автоматизации стандарта Z-wave производится контроллером, в качестве которого можно использовать одноплатный компьютер Raspberry Pi (с установленной платой расширения RaZberry) или Fibaro Home Center 2. Структурная схема автоматизации котла показана на рис. 2.

Рисунок 2. Структурная схема автоматизации котла

         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: https://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, второй датчик Т2 – установлен на трубопроводе «обратки».

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

    Кроме дистанционного контроля датчики температуры и давления могут быть полезны при выявлении некоторых 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 снижение давления говорит об 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).

    Модуль сбора данных и подключенные к нему по проводным интерфейсам датчики устанавливаются в помещении котельной. Связь модуля сбора данных с контроллером сети Z-wave осуществляется по радиоканалу. Управляющие контакты котлов (см. рис. 3, 5 и 6) подключаются к коммутирующему реле DA1 модуля сбора данных. В рассмотренных случаях (модельные ряды Main5, Luna 3 Comfort и Luna Duo-Tec MP) подключение производиться на клеммы подключений внешнего (комнатного) термостата, при этом, требуется удалить перемычку (установленную производителем). На рис. 4.1 и 5.1 показаны вырезки схем подключений из технической документации изготовителя котлов. На рис. 4 и 6 показывается внешний вид контроллеров котлов Baxi Luna 3 Comfort 240 FI и Main5 24 F соответственно.

Рисунок 3. Подключение управляющих контактов котла Baxi Luna Duo-Tec MP

Рисунок 4. Общий вид контроллера котла Baxi Luna 3 Comfort 240 FI

Примечание: в серии котлов Luna 3 Comfort производитель может не устанавливать перемычку, подключение реле модуля сбора данных следует проводить на клеммы, указанные на рис. 4.

 Рисунок 4.1. Схема подключения котла Baxi Luna 3 Comfort 240 FI

Рисунок 5. Подключение управляющих контактов котла Baxi Main5 24 F

Рисунок 5.1. Схема подключения котла Baxi Main5 24 F

Рисунок 6. Общий вид контроллера котла Baxi Main5 24 F

    Срабатывание реле модуля сбора данных обеспечивает так называемый «запрос тепла», т.е. перевод котла в режим нагрева контура отопления и нагрев теплоносителя до заданной температуры. 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 датчики устанавливаются в помещении котельной (кроме наружного датчика температуры Т). Связь модуля сбора данных с контроллером сети Z-wave и датчиком протечек Fibaro осуществляется по радиоканалу.

Настройка оборудования и  программного обеспечения для работы с контроллером RaZberry

   Инструкция по настройке и работе контроллера размещена по ссылке: https://domoton.ru/nevoton_files/Razberry/ZMR_RAZ_PI_2.2.2.pdf.

   При использовании RaZberry в качестве контроллера сети Z-Wave, может потребоваться предварительная настройка оборудования, которую следует проводить в следующем порядке:

1. Добавить (при необходимости, если отсутствует в Вашем контроллере) файл-описание устройства NEVOTON DCM-5.1.1-Z. Для этого файл NEVOTON DCM-5.1.1-Z.xml нужно скачать с сайта компании-производителя по ссылке https://domoton.ru/zddx/Nevoton%20DCM-5.1.1Z2.xml.zip и добавить в папку:

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

После этого выполнить команду:

./UpdateXULS.sh.

Далее, в Expert UI выбрать файл описания «Nevoton Nevoton DCM-5.1.1-Z».

2. Настроить модуль сбора данных для работы с установленными датчиками согласно таблице:

3. Для преобразования показаний датчиков (при необходимости) в нужную физ. величину согласно формуле: «Значение датчика * Множитель + Порог», установить и настроить модуль преобразования физических величин (DataSensorMultiplication – англоязычное название). Скачать преобразователь величин можно                           с сайта компании-производителя по ссылке: https://domoton.ru/domoton_modules/DataSensorMultiplication.zip

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

Рисунок 7. Интерфейс Z-wave «Smart Home»

   На рис. 7 показан пример отображения показаний датчиков в среде «Smart Home». После установки и настройки «Physical quantities conversion module», показания датчика давления и счетчика газа преобразованы в привычные единицы измерений.

    Также, Z-way-server позволяет установить из «магазина приложений» (Online Apps) модуль «Climate Control» (см. рис. 8), 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. 9.

Рисунок 8. Модуль «Climate Control»

Рисунок 9. Настройка модуля «Climate Control»

Настройка оборудования и  программного обеспечения для работы с контроллером Fibaro Home Center 2

    В отличие от контроллера RaZberry, Fibaro Home Center 2 имеет интуитивно понятный интерфейс, наглядно отображающий состояние оборудования и получаемых данных. Пример графического интерфейса контролера Fibaro Home Center 2 приведен на рис. 10.

    Пример настройки модуля сбора данных для работы с контроллером Fibaro HC2, ввиду большого объема, выполнен отдельным обзором и приведен здесь: https://domoton.ru/uploads/2015/04/nastrojjka-msd-nevoton-dcm-5-1-1-z-dlya-raboty-s-fibaro-hc2.pdf.

Рисунок 10. Пример интерфейса Fibaro Home Center 2

    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.

    Также, в ПО Fibaro HC 2 есть возможность 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.

    После выполнения настроек Вы получите дистанционный контроль над состоянием котла и параметров в системе отопления, а также, возможность удаленного управления газовым котлом.

   Проконсультироваться со специалистом, ознакомиться с действующим демонстрационным стендом можно в выставочно-торговом зале ООО НПФ «Невотон» по адресу ул. Грибакиных 25 корп. 3 (метро «Обухово») тел. (812) 327-49-56.

    Благодарим представителя компании De Dietrich Thermique в Северо-Западном регионе Олега Алексеевича Козлова за сотрудничество, предоставленную техническую документацию и возможность ознакомиться с оборудованием.