Как русские с немцами китайцами управляли. Погодо-зависимое управление отоплением на реальном примере

Пост опубликован в блогах iXBT.com, его автор не имеет отношения к редакции iXBT.com
| Рассуждения | Комфортный дом и бытовая техника | Про-отопление

В прошлый раз я писал о типах управления отоплением и об погодо-зависимом управлении отоплением как о вершине эволюции. Представляю живой и работающий пример очень нестандартной системы.

Задача

Нестандартная с точки зрения автоматики — нужно отопить геотермальными тепловыми насосами 4 здания из одной котельной:

  1. дом 450 м2 (теплые полы и радиаторы), основной дом.
  2. дом 250 м2 (теплые полы и радиаторы), дом родителей. В нём расположена котельная.
  3. дом 60 м2 (радиаторы), гостевой дом.
  4. зимняя беседка (фанкойлы, т.е. тепловентиляторы).

Управлять требовалось шестью погодозависимыми контурами и нагревом воды. Кроме этого, заказчику был необходим доступ и контроль системы через Интернет, чтобы она всегда работала на максимальном КПД. Нестандартность заключалась в том, что заказчик сначала купил три китайских тепловых насоса Mammoth, а потом сформулировал задачу. Но эти китайцы не имеют погодозависимости, не дружат с регуляторами отопления и вообще штатно не управляются ничем извне (их можно только синхронизировать, но для наших нужд синхронная работа не подходит). На этих тепловых насосах можно только давить кнопочки «+» и «-», но бегать в 30-градусный мороз по сугробам в халате и тапочках в соседнее здание точно не входило в планы заказчика.

Три тепловых насоса Mammoth:

Мозг

Центром системы был выбран регулятор отопления Vaillant multiMATIC VRC 700. Однако он не может работать самостоятельно, ему обязательно нужен теплогенератор Vaillant.

Пришлось купить б/у газовый котел Vaillant, аккуратненько извлечь из него мозги с датчиками и некоторыми органами управления, обмануть системы безопасности, чтобы мозги котла думали, что управляют горением газа (как — не скажу, для реального газового котла это небезопасно) и вуаля! Можно управлять независимыми контурами отопления по погодо-зависимой кривой, можно добавлять модули, например Vaillant VR-71 и 2 штуки Vaillant VR-70, расширяющие систему до семи независимых насосно-смесительных контуров.

Или Vaillant VR-920 для контроля и управления всей системой через интернет с мобильного приложения. И Vaillant VR-91 для управления большим домом непосредственно из этого дома.

Но это управление именно потреблением тепла, потому что «мозги» газового котла не подходят для управления тепловыми насосами — алгоритмы другие.

Теплогенерация

Можно было бы заставить каскад из трех тепловых насосов тупо работать на буферную емкость на максимальной температуре, а тепло разбирать из буфера, благо проблема управления разбором решена. Но тогда система бы работала не эффективно с точки зрения экономии электроэнергии, ведь КПД тепловых насосов тем выше, чем ниже у них температура подачи, а максимальная температура нужна только в течение 5-7 самых холодных дней в году.

Тут на помощь пришел российский GSM регулятор Zont-H1. Он имеет возможность управлять любым отопительным прибором по погодо-зависимой кривой по принципу «вкл/выкл». Погодо-зависимые кривые у Zont и Vaillant идентичные, что упростило синхронизацию двух систем.

Принцип работы каскада такой:

  • когда Zont решает что нужно греть, то он подает сигнал в щит управления тепловыми насосами, первый включается немедленно, второй с задержкой 20 мин, третий с задержкой 40 мин. Задержка включения второго и третьего нужна для того, чтоб при низкой потребности в тепле не использовалась вся мощность каскада. С учетом буфера на 1000 л за 40 минут в системе не успевает образоваться дефицит тепла и каскад в любой мороз успеет набрать необходимую температуру.
  • При достижении необходимой для данных условий температуры каскад отключается, таким образом в буфере всегда поддерживается минимально необходимая температура, стало быть КПД работы тепловых насосов всегда максимальный.
  • Управление первым и третьим теплонасосами раз в год меняется местами, что обеспечивает примерно одинаковый износ оборудования.

Повторюсь, тепловые насосы Mammoth не имеют возможности управления извне, так что пришлось управлять ими обесточивая или подавая питание на блоки управления тепловыми насосами. Данные тепловые насосы могут как греть, так и охлаждать, стало быть, имеют встроенный четырехходовой клапан, переключающий режим его работы. Пришлось внести изменения в конструкцию насоса: поставить реле задержки времени на каждый клапан, чтобы после обесточивания блока управления насоса не происходил резкий сброс давления, вредный для оборудования и очень неприятный на слух.

ГВС

Подогревом горячей воды управляет простой механический термостат, по его сигналу второй тепловой насос переключается на нагрев ГВС в обход системы управления.

Итог

  • Zont и Vaillant хоть и не связаны напрямую, но синхронизированы по температурам работы, Zont управляет теплом поступающим в буфер, а Vaillant — разбором этого тепла.
  • Zont также имеет свое приложение и управляется через интернет, бонусом он оповещает заказчика о нежелательных событиях, например снижение/повышение температуры за пределы заданных значений, отключение/включение электричества.

Система отопления исправно работает вот уже 3 года, экономя заказчику кругленькую сумму каждый месяц.

Резюме

После монтажа и отладки системы у меня сложилось «понимание» и «непонимание».

Понимание
  • Нужно думать и еще раз думать перед покупкой дорогостоящего оборудования и вообще перед любым столь масштабным мероприятием. Удачное с виду приобретение может обернуться кучей проблем и непредвиденных расходов. Приятно в конце концов обладать отопительной установкой, тянущей на изобретение, ведь решить можно любую проблему, вопрос ресурсов, но право лучше спроектировать систему в деталях и решить большинство проблем на бумаге, чтоб избежать неожиданностей. Это вроде очевидно, но такое ощущение, что хождение по граблям одна из наших основных особенностей, поэтому не грех и повторить, что нужно думать, думать и еще раз думать! Для меня, как для специалиста, такие системы это бесценный опыт, но рассуждая с точки зрения заказчика я понимаю, что сложности это потеря времени, ресурсов и нервов.
Непонимание
  • Почему реально крутые производители отопительного оборудования с почти 150 летним опытом работы выпускают контроллеры только под «своё» оборудование? Это же реальная ниша — выпусти универсальный всеядный контроллер и ворвись на территорию конкурентов, управляй их котлами и теплогенераторами.
  • И почему контроллер не может напрямую подключаться к исполнительному железу (приводам, насосам и датчикам), требуется докупать и докупать исполнительные модули — для непосредственного управления контурами, для подключения к интернету и для измерения уличной температуры.

P.S. За 3 года, прошедших с момента запуска системы, на оба этих «почему?» ответили… российские производители автоматики, но об этом позже.

Искренне Ваш, dinjaa.

Другое
Компании: Про-отопление
Автор не входит в состав редакции iXBT.com (подробнее »)

9 комментариев

nemoi13
Это просто монстр! Как в той мемной картинке «Что ты такое?!»
Но я это не в плохом смысле. Хорошая работа.
V
А теперь представьте что «голова» этого проекта получает хорошее предложение например от Viessman и уезжает разрабатывать бытовую теплотехнику «туда». Создавать и творить.
В результате этого владелец франкенштейна остается один на один с изобретением. В какой-то момент что-то там сломается. Куда он пойдет восстанавливать всё это?
«Почему реально крутые производители отопительного оборудования с почти 150 летним опытом работы выпускают контроллеры только под «своё» оборудование? Это же реальная ниша — выпусти универсальный всеядный контроллер и ворвись на территорию конкурентов, управляй их котлами и теплогенераторами.»
IMHO Видимо есть негласное соглашение, потому что стоит ворваться и тут же к тебе ворвутся. Что делать тогда? снижать цены? А не хочется же :) Вот все и делают вид что не могут.
dinjaa
При написании статьи одной из главных целей было, чтоб статья не выглядела рекламой самого себя, поэтому я не комментировал такие вещи, пришлось бы много раз написать «я» и «заказчик». В комментарии позволю себе немного отойти от этого принципа.
Каждый шаг делался с пониманием того, что систему придётся обслуживать, поэтому всё сделано так, что в железе разберётся любой опытный электрик, окончательная версия довольно проста как концептуально, так и реально. Моя, так сказать, заслуга, только в том, что я взял на себя ответственность за риски и неожиданности, которые конечно же случались, а заказчик эти риски принял.
Обслуживать окончательный вариант совсем не сложно.
К «висманам» я поеду разве что в гости, был опыт, но среда, которую ты «чувствуешь», не описывается словами, здесь хоть и не без проблем, но я это я, я чувствую окружение.
Негласного соглашения точно нет, просто они так завалены работой, что не замечают тенденций, которые несутся мимо их, порой обгоняя. Но не все, Buderus вот OperTherm внеднил, а это прям как распахнуться всему миру). Остальные так же спустятся с облачка и присоединятся, вопрос времени.
П.с. спасибо за столь емкий комментарий
А теперь представьте что «голова» этого проекта получает хорошее предложение например от Viessman и уезжает разрабатывать бытовую теплотехнику «туда». Создавать и творить.
В результате этого владелец франкенштейна остается один на один с изобретением. В какой-то момент что-то там сломается. Куда он пойдет восстанавливать всё это?
«Почему реально крутые производители отопительного оборудования с почти 150 летним опытом работы выпускают контроллеры только под «своё» оборудование? Это же реальная ниша — выпусти универсальный всеядный контроллер и ворвись на территорию конкурентов, управляй их котлами и теплогенераторами.»
IMHO Видимо есть негласное соглашение, потому что стоит ворваться и тут же к тебе ворвутся. Что делать тогда? снижать цены? А не хочется же :) Вот все и делают вид что не могут.
V
Не уменьшая ваш талант, и вышло интересно, но вот прям хочется написать:
«Пришлось купить б/у газовый котел Vaillant, аккуратненько извлечь из него мозги с датчиками и некоторыми органами управления, обмануть системы безопасности, чтобы мозги котла думали, что управляют горением газа»
и вот это:
«Каждый шаг делался с пониманием того, что систему придётся обслуживать, поэтому всё сделано так, что в железе разберётся любой опытный электрик,»
Вызывает сомнения. На своём опыте скажу что допиливать или доделывать или ремонтировать что-то «этакое» зачастую вызывает весьма значительное увеличение человеко-часов в процессе «обслуживания», а иногда и просто к переделке всего контура. Потому что сломавшегося просто уже просто не существует в природе. А потом заказчик смотрит на тебя как на дурака который не умеет ничего. И не объяснить ему что его «экономия» «тогда» привела к тупиковой ситуации «сегодня».
Как пример возможной ситуации: ломаются мозги которые вы вынули из б/у котла. Тот кто будет это ремонтировать он в душе не знает что это не отдельное устройство, а мозги из б/у котла с хитрой обманкой впридачу. Хорошо допустим это как-то решится. Или вы оставили полную нормальную исполнительную документацию с подробной схемой и описанием всех примененных решений в двух экземплярах (в шкафу управления и у клиента в папках)? Обычно такое редкость, и как это принято говорить в 90% случаев приходится делать реверс-инжиниринг, потому что ни людей ни документации не найти. Второе что сразу приходит в голову это: «Где взять такие мозги»? Продаются ли они отдельно?" Искать снова такой же б/у котел на разборку? А если его сняли с производства или производитель обновил там «мозги» и там теперь совершенно другое по исполнению устройство, банально потому что в период дефицита микрух ему пришлось собирать совершенно новую плату???
Вопросов много. А так очень интересно конечно.
И напоследок: " а заказчик эти риски принял." Ага я бы хотел посмотреть на этого заказчика лет через несколько когда ему скажут что половину ИТП перефигачить придется.
dinjaa
У Vaillant очень хорошо развит сервис, есть представительство, большой ассортимент запчастей в наличии, в том числе и плат с датчиками. Всё это чинится так же, как любой газовый котёл. Естественно когда-то производитель перестанет поставлять запасные части, но это будет очень не скоро. И проблем это никаких не вызовет, система управления поменяется на другую и всё.
Это происходит и при эксплуатации любого другого оборудования, стандартное оно или нет.
И повторюсь, задача изначально была не стандартной, стандартно решить ее было невозможно.
Кстати сегодня есть готовые решения, 3 года назад их не было, но или я о них не знал)
Не уменьшая ваш талант, и вышло интересно, но вот прям хочется написать:
«Пришлось купить б/у газовый котел Vaillant, аккуратненько извлечь из него мозги с датчиками и некоторыми органами управления, обмануть системы безопасности, чтобы мозги котла думали, что управляют горением газа»
и вот это:
«Каждый шаг делался с пониманием того, что систему придётся обслуживать, поэтому всё сделано так, что в железе разберётся любой опытный электрик,»
Вызывает сомнения. На своём опыте скажу что допиливать или доделывать или ремонтировать что-то «этакое» зачастую вызывает весьма значительное увеличение человеко-часов в процессе «обслуживания», а иногда и просто к переделке всего контура. Потому что сломавшегося просто уже просто не существует в природе. А потом заказчик смотрит на тебя как на дурака который не умеет ничего. И не объяснить ему что его «экономия» «тогда» привела к тупиковой ситуации «сегодня».
Как пример возможной ситуации: ломаются мозги которые вы вынули из б/у котла. Тот кто будет это ремонтировать он в душе не знает что это не отдельное устройство, а мозги из б/у котла с хитрой обманкой впридачу. Хорошо допустим это как-то решится. Или вы оставили полную нормальную исполнительную документацию с подробной схемой и описанием всех примененных решений в двух экземплярах (в шкафу управления и у клиента в папках)? Обычно такое редкость, и как это принято говорить в 90% случаев приходится делать реверс-инжиниринг, потому что ни людей ни документации не найти. Второе что сразу приходит в голову это: «Где взять такие мозги»? Продаются ли они отдельно?" Искать снова такой же б/у котел на разборку? А если его сняли с производства или производитель обновил там «мозги» и там теперь совершенно другое по исполнению устройство, банально потому что в период дефицита микрух ему пришлось собирать совершенно новую плату???
Вопросов много. А так очень интересно конечно.
И напоследок: " а заказчик эти риски принял." Ага я бы хотел посмотреть на этого заказчика лет через несколько когда ему скажут что половину ИТП перефигачить придется.
b
Тот кто будет это ремонтировать он в душе не знает что это не отдельное устройство, а мозги из б/у котла с хитрой обманкой впридачу.

Если автор «этого» любитель-самоделкин то да, так и будет в 99% случаев (1% оставим на дотошных и педантичных любителей).
Но если создатель вообще знаком с тем, что такое культура производства, то к «этому» будет составлена документация по которой уже следующие исполнители будут проводить обслуживание, ремонт и прочие действия. Попутно, возможно, обновляя документацию.
dinjaa
Это просто монстр! Как в той мемной картинке «Что ты такое?!»
Но я это не в плохом смысле. Хорошая работа.

Спасибо!
w
Почему нет есть контроллеры фирмы honeywell ,, Промышленные контроллеры Honeywell,, Погодозависимые контроллеры серии Smile
dinjaa
Попробуйте скомплектовать на их сайте систему управления. Там мало что понятно, понятно одно, что у Honeywell ценник автоматики «на круг» для управления 6-ю смесительными контурами, ГВС и каскадом, с доступом и контролем из интернет, выйдет таакой, что ни в какие бюджеты не влезешь, денежки все считают.
И Vaillant гораздо более распространён, стало быть и спецов больше, и запчастей в наличии. Аргумент в пользу Vaillant.
Почему нет есть контроллеры фирмы honeywell ,, Промышленные контроллеры Honeywell,, Погодозависимые контроллеры серии Smile

Добавить комментарий