Villanyszerelők Lapja

Vezérléstechnika

Az otthon melege – távolról I.

Vezeték nélküli fűtésszabályozás

2016. október 5. | Porempovics József automatizálási mérnök-mérnöktanár |  1106 | |

Az otthon melege – távolról I.

Az előző rész bevezetőjében említett két fűtésszabályozási megoldás (RF és buszos) közül most a vezeték nélküli, rádiófrekvenciás kommunikációval működő fűtési rendszer okostelefonnal történő helyi (WiFi) és távoli (internet) kezelhetőségének, beállításának lehetőségeit tekintjük át. A hardver összeállítása egy rendszeren belül viszonylag adott, és már többször volt róla szó a lap cikkeiben, így most elsősorban a szoftveres lehetőségek bemutatása a cél.

A témánál maradva – távoli elérés okos telefonnal – nem térünk ki olyan egyszerűbb megoldásokra, mint egy RF termosztát és kazán kapcsolata vagy egyáltalán bármilyen közvetlen szabályozásra, ahol az RF termosztát vagy termosztátok a saját fűtési körükhöz tartozó zónaszelepeket közvetlenül vezérlik, központi vezérlő nélkül. Ennek két fő oka van, az egyik, hogy előző, akár pár évvel ezelőtti lapszámokban már áttekintésre kerültek ezek a megoldások, a másik, és talán nyomósabb ok, az ilyen rendszerek ár/érték aránya. Az előző cikk 1. ábráján látható volt, hogy az okos telefonon futtatott alkalmazással történő eléréshez szükség van egy úgynevezett átjáróra, mely megteremti a kapcsolatot a helyi hálózat és az RF egységek (termosztátok, aktorok) között. Tulajdonképpen egy konverterről van szó, ami nem csak a két egymástól különböző kommunikációs csatornát kapcsolja össze (ethernet – RF), hanem a rendszer központjaként is funkcionál. Központként többek között feladata a fűtési körök szabályozási folyamatainak irányítása is, fogadja és feldolgozza a hőmérsékletérzékelők jeleit és parancsokat küld a megfelelő aktoroknak a zónaszelepek nyitására vagy zárására, valamint pl. a gázkazán indítására. Költségérzékeny projekteknél, ahol pl. csak egy termosztátos rendszer az igény, a központi vezérlő beépítése nem indokolt csak abban az esetben, ha más jellegű vezérléseket is integrálnak a rendszerbe, pl. világítás, redőnymozgatás, dimmelés stb.

A helyi hálózatra (LAN) ethernet csatlakozással bekötött központi vezérlő két úton érhető el helyi Wi-Fi vagy internet kapcsolattal vezérlés, ellenőrzés, beállítás és programozás szempontjából egyaránt.

Egyik a vezérlőközpont beépített webszerverén keresztül történő elérés egyszerű webböngészővel. A böngészőn keresztül elvégezhető a teljes konfigurálás és a rendszer is vezérelhető, valamint ez a felület biztosítja pl. az IP-cím módosítását, FW-feltöltést, PC-re mentést és PC-ről betöltést stb.

Másik lehetőség az okos telefonra letölthető, általában a rendszerhez ajándékként, ingyenesen rendelkezésre álló applikáció (Android, iOS), mely szintén alkalmas a teljes rendszer programozására és kezelésére, viszont innen nem lehet pl. IP-címet módosítani.

A cikkben csak a másodikat, az okos telefonról történő beállításokat tekintjük át a teljesség igénye nélkül, megcélozva az elégséges információk átadását ahhoz, hogy a szakemberek – látva a programozás egyszerűségét – bátran hozzányúljanak az ilyen jellegű rendszerekhez. A fűtési rendszer épületautomatizálás szintű szabályozásának megtervezése és kiépítése előtt mindenképpen ajánlott az épületgépésszel történő egyeztetés, hiszen a fűtés hatásfokáért a gépészeti rendszer nagy nyomatékkal felelős, ezért a beavatkozás csak a gépész által megengedett mértékben és formában ajánlott.

A rendszerszintű megoldásoknál a telepített rádiós eszközökhöz hozzá kell rendelni a különböző funkciókat, ezért az eszközöket egyesével azonosítani kell. Az azonosítás általában az adott eszközhöz rendelt gyári kód (cím) alapján történik az első installálás során. A rendszeregységek telepítésekor (vagy előtte) érdemes feljegyezni a különböző helyekre elhelyezett, felszerelt aktorok, termosztátok, érzékelők rendszerbeli fizikai címét, mely alapján az első indításkor ellenőrizhető, hogy a rendszer központja „lát-e” minden telepített eszközt. Amennyiben minden hardverelem rendben megtalálható, akkor a megfelelő beállító, programozó felületen ehhez a fizikai címhez egy szabadon választható nevet lehet rendelni, ami esetleg utal a funkciójára is és a továbbiakban már az egyedi elnevezés alapján azonosíthatók az egyes rendszeregységek. Az nehezen megjegyezhető fizikai cím helyett – ami pl. egy 6-digites hexadecimális szám – az alkalmazás kezelő felületén már a felhasználó által adott elnevezéssel történik az egyes egységek és funkciók beazonosítása.

Az applikációban a rendszer teljes alapfelépítéséhez tartozó felületeket sorendben az 1. ábra szemlélteti, viszont a fűtési rendszer felépítéséhez külön felületek szolgálnak, de az alapbeállításokat mindenképpen el kell végezni.

1. ábra: Az applikáció beállításra szolgáló felülete logikusan végigvezet a rendszer alapbeállításának folyamatán: szoba > eszköz > szoba+eszköz.

A rendszer konkrét beállítása előtt fel kell építeni az épület, ház vagy lakás struktúráját, ami alapvetően a szobák, helyiségek szerinti felosztást jelenti. Ehhez létre kell hozni a szobákat, helyiségeket. A szobák létrehozása után az applikáció által felkínált sorrendben az eszközök címének, típusának és nevének beírása következhet – erről volt szó az előzőekben. A sorrend felcserélhető. Miután már megadtuk a szobákat és megadtuk a rendszerben lévő RF egységeket, akkor össze kell rendelni őket, vagyis beállítani, hogy melyik egység, melyik szobához tartozik. Itt nyílván nem csak a fűtés egységei jönnek szóba, hanem más funkciók is, mint pl. világítás, redőnyök stb.

A fűtési rendszer beállítása csak a fenti alapbeállítások után következhet, miután az eszközök között szerepelnek már rádiófrekvenciás hőmérsékletérzékelők, valamint kapcsoló aktorok, melyek indíthatják pl. a gázkazánt és vezérlik a zóna vagy radiátor termoszelepek mozgatóit a fűtési zóna be- vagy kikapcsolásához.

Az applikációban a fűtési rendszer beállítására szolgáló felület – az alapbeállításokhoz hasonlóan – logikus sorrendben kínálja fel a fűtési programok felépítését, elkészítését. Elsőként el kell készíteni az időprogramokat (2. ábra). Annyi időprogramra van szükség, ahány eltérő ütemezést szeretnénk. Ha két vagy több szoba, helyiség időütemezése megegyezik, akkor nincs szükség külön időprogramot készíteni mindegyik helyiséghez, mert az applikáció következő fülénél bármelyik szobához bármelyik ütemezés hozzárendelhető (lásd később a 3. ábrán).

2. ábra: A fűtési időprogramok beállításánál meg kell adni a program nevét, a hiszterézist, valamint a választható négy üzemmódhoz tartozó hőmérsékleti értékeket. Az időütemezés napi/heti beállításánál a különböző időszakokra a négy fűtési üzemmódból lehet választani.

Az időprogramot el kell nevezni, majd a név alatti mezőben megadható a programhoz tartozó fűtési kör hiszterézise, ami meghatározza a beállított hőmérséklet körüli be- és kikapcsolások határait. Ugyanitt adható meg a négy üzemmódhoz tartózó hőmérsékleti érték. Az időütemezés beállításakor ebből a négy üzemmódból választható ki, hogy melyik időszakban milyen hőmérsékletre szabályozzon a hozzárendelt fűtési kör (3. ábra). Ugyanez a négy üzemmód léptethető akár távolról is az okos telefon érintőképernyőjén megjelenő, adott fűtési körhöz tartozó ikonra kattintgatva is.

3. ábra: Az egyes fűtési körök hőmérsékletének mérésére szolgáló hőmérséklet-jeladók a telepítési helyüknek megfelelően helyiségenként vagy zónánként megadhatók. Az ofszet beállításával kalibrálhatók az egyes érzékelők esetleges eltérései.

A négy üzemmód a következő:

  • minimum – ez lehet egy szinten tartó hőmérsékletre szabályozás,
  • csökkentett – pl. távolléti hőmérséklet,
  • normál – átlagos szoba átlagos fűtése,
  • komfort – pl. nappali fűtés családi együttlétekhez.

Az egyes időprogramokban más-más hőmérsékleti értékek rendelhetők hozzá az üzemmódokhoz, így szabadabban megadható az adott fűtési körhöz leginkább alkalmas szabályozás.

A fűtési időprogramok beállítása után a hőmérsékletérzékelők szobákhoz, zónákhoz rendelése következik az applikáció által felkínált logikai sorrendben. Az érzékelők konkrét hardver egységek, tehát ezeket már cím szerint felvettük az eszközök közé és el is neveztük őket, itt csupán a fűtési zónákhoz történő hozzárendelésüket kell elvégezni. A 3. ábra 2. képe az összerendelés mezőit tartalmazza. A zónához, szobához tartozó hőmérsékletérzékelőt kiválasztva megadhatjuk annak ofszet értékét is, ami a kalibrálást teszi lehetővé. Az ofszet értékének megállapításához a telepített érzékelő mellé egy hiteles hőmérsékletmérőt kell elhelyezni, majd a beállási időt kivárva leolvasni az értékeket. A hiteles mérő és az RF érzékelő különbségi + vagy – értékét kell az ofszet mezőbe beírni.

A 2. ábra szerint előre beállított fűtési időprogramot is ezen a felületen lehet a szobához vagy fűtési körhöz rendelni - ugyanaz az időprogram akár több fűtési körhöz is hozzáadható. A 3. ábra 3. képén látható felületen a fűtési kör zónaszelepét működtető kapcsoló aktor vagy aktorok jelölhetők ki az első oszlopban. A második oszlop kijelölési lehetősége arra vonatkozik, hogy a kiválasztott zónakapcsoló együttműködjön-e központi hőforrással (kazánnal) vagy nem. Ugyanis előfordulhat, hogy pl. egy elektromos törölközőszárítót is bevonnánk a fűtési körbe, viszont ebben az esetben nem kell központi hőforrást vezérelni, tehát az ilyen a zónavezérlő aktorhoz nem kell hozzárendelni központi hőforrást, hiszen önmaga a hőforrás, így elegendő kijelölni a fűtési körhöz tartozónak, hogy a szabályozás a beállítottak szerint működjön.

A konkrét központi hőforrást(hőforrásokat), vagyis pl. a gázkazánt a fűtési körökkel történő együttműködéshez a fűtési körökhöz, szobákhoz kell rendelni, melyet az 4. ábra szerinti felületen lehet elvégezni.

4. ábra: A fűtést biztosító központi hőforrásból egy vagy akár több is lehet egy épületben, melyek hozzáadhatók a rendszerhez, és mindegyik hozzárendelhető fűtési körökhöz. Az ábrán egy hőforrást indít minden fűtési zóna, ha melegre van szüksége.

Több hőforrás is lehet egy házban, melyeket külön-külön fel lehet venni. A központi hőforrást kapcsoló aktort már hozzáadtuk az eszközlistához, tehát, mint hardver egység a rendszerben van. A 4. ábra szerint tehát a „kazán” névvel elnevezett központi hőforráshoz tartozó kapcsoló aktor az előzőleg már felvett „Kazán” nevű kapcsoló aktor. Nincs más teendő, mint a felkínált szobalistából (fűtési körök listája) kijelöljük, melyekhez tartozzon a „kazán” nevű központi hőforrás. Ha csak egy hőforrás van, akkor mindegyik szobához ki kell jelölni, ahol ezzel kívánunk fűteni. A szobalistában nem jelennek meg azok a szobák, melyeknél nem lett kijelölve a 3. ábra szerint a központi hőforrás használata.

A végeredményt az 5. ábra szemlélteti. Az okos telefon applikációjának felületén a beállított szobánkénti struktúrában vezérelhető és ellenőrizhető a teljes rádiós rendszer, beleértve a fűtést is.

5. ábra: Az okostelefon applikációjának felületei a beállított szobák szerinti csoportosításban jelenítik meg a funkciókat.

Az ábra szerinti rendszerben pl. a „NAPPALI” ikonnál látható egy piros hőmérő, ami jelzi, hogy a fűtési kör be van kapcsolva. A „KONYHA” ikon jobb oldali mezőjében látható, hogy 19,3 °C az aktuális hőmérséklet és „minimum” üzemmódban van a fűtési kör. Ez az üzemmód az ikonra kattintva tovább léptethető a négy üzemmód váltogatásával. A kazánnál lévő kék kör a kazán működését jelzi vissza. A konyha hőmérsékletérzékelője ikonnál az érzékelő által mért érték látható, ami megegyezik a zóna 19,3 °C értékével. Az elemmel működő érzékelőknél megjelenő elemjel figyelmeztet, hogy az adott RF hőmérséklet távadó eleme lemerülőben van. A „lakat” ikonnal megjelenő egységek és funkciók nem érhetők el közvetlenül a telefonról vezérelve, mert azok fűtési körhöz rendelt egységek, így a fűtési kör programja működteti - tehát a rendszer nem engedi meg, hogy pl. bekapcsoljunk egy hőforrást úgy, hogy szabályozás nélkül maradjon a fűtési kör. A vezérlőfelületen láthatók a fűtési körön kívüli további funkciók is, mint pl. a világítási körök állapotai.

Az RF rendszerrel felépített fűtésszabályozás és annak okos telefonnal történő kezelése, beállítása a fenti kis összefoglaló áttekintése után remélhetőleg átláthatóbb lett. Az ilyen rendszerek teljes megismerése egy élesben telepített projekt kapcsán lehetséges. A következő cikkben megnézzük ugyanezt, de vezetékes intelligens rendszerrel megvalósítva.

A folytatás ide kattintva olvasható.

FűtéstechnikaOkosotthonSzabályozás