Comments 22
У меня есть текст про теорию тепловых насосов.
Вот.
https://habr.com/ru/articles/887088/
тепловой насос
Как мне нравятся такие статьи! Мы сначала спроектируем электронику (потому что в другом не в зуб ногой) а потом как-то прицепим к ней куски от разной механики\теплотехники - и всё заработает. Потому что электроника первична. А всякие трубки - что там сложного?
Вот только так - не работает. Первична как раз холодильная установка. С чего вы взяли что оно вообще будет работать на тех деталях, что вы хотите использовать?
Вы не одиноки. Тут недавно создавали ботинки на гусеничном ходу (без шуток) точно по такому же принципу. Всё разработали, написали и отладили. Упёрлись в сущий пустяк - гусеницы с требуемыми характеристиками невозможны.
Согласен, холодильный контур первичен, и электроника его не заменит. Поэтому я и написал в начале, что это пока только виртуальная сборка: на железе ничего не запускал и не утверждаю, что оно заработает.
Так что вопрос «с чего вы взяли, что это заработает» честно звучит так: ни с чего, пока не проверю на железе. Комплектующие собираю постепенно, к сборке обязательно и это будет новая статья. Если вы работали с холодильными установками, мне очень пригодится ваш опыт: какие узлы контура самые рискованные при переделке наружного блока кондиционера под тепловой насос?
Пользуюсь ТН воздух-вода на самодельном контроллере esp32 уже 3й сезон. Использую esphome для удобной интеграции в homeassistant. Как вам сказал прошлый комментатор - нужно действительно начинать с первичного с железа. А софт вы в любом случае будете дорабатывать и допиливать еще долгое время в процессе реальной эксплуатации, т.к. в любом случае будут всплывать нюансы, особенные для вашей конкретной установки и вашего дома и климата.
В целом по логике работы норм. Зачем таблицу нескольких фреонов, если для себя будете делать на одном конкретном? Зачем и вода-вода и вода-воздух, если опять таки у вас будет один конкретный со своей спецификой?
Нюансы:
ЭРВ - стартовая позиция. Если делать с одной позиции старт при любых условиях ПИДу будет очень тяжко. У меня выбор позиции идет по формуле интерполяции на основе уличной температуры и температуры обратки - это все для режима обогрева. В режиме кондиционирования - фиксированный старт во всем температурном диапазоне (там помогает регулировка оборотов наружника)
ПИД - даже с динамической стартовой позицией ЭРВ с холодами ему становится тяжелее. Решение - динамический ПИД. Это я еще не реализовал, в планах на ближайший месяц. Суть: с холодами позиция ЭРВ становится более закрытой и те KP и KI, которые хорошо работали при +7+10 при околонуле будут вызывать сильные колебания перегрева и нестабильность, поэтому KP и KI нужно корректировать в процентном соотношении. Т.е. например открытие ЭРВ на 40 шагов при 250шагах даст гораздо меньший эффект чем такое же открытие при 150шагах, хотя ПИД при одинаковом перегреве даст именно такую команду.
"Оттайка". Оптимальным для себя нашел триггер начала оттайки как дельта температур испарителя и улицы. Но тут тоже есть нюанс на сильных морозах - хоть теплообменник и меньше обмерзает чем при околонуле, но дельта улицы и испарителя при этом меньше, поэтому тоже нужна поправка.
ПЗА - отличная штука. Но во первых она не линейная (отопительная кривая), а во вторых отлично работает с зональной регулировкой контуров по термостатам в комнатах.
из п4. вытекает еще один нюанс - для старт-стопа желательно иметь буферную емкость (ТН по первичному контуру работает на буфер, а вторичный контур нещависимо от ТН управляется термостатами\сервпориводами)
по защитам. реле давлений (HP и LP) не включаются с контактором последовательно, т.к. в разных режимах при запуске могут быть кратковременные провалы. Даже в родных мозгах полупром сплитов их обрабатывает контроллер. У себя их пока не использую, но для безопасности подключил последовательно с контактором компрессора 2 аппаратных термостата: на нагнетании по высокой температуре и на газовой линии возле ПТО по низкой (защита от замерзания при работе в кондиционировании), плюс реле протока (это помимо датчика протока).
электрика. измеритель тока, реле напряжения - обработка аномалий (чрезвычайно низкий ток или наоборот аномально высокий). У меня трехфазный компрессор, поэтому я использую софтстартер (чтобы не выбивало защиту на счетчике от пусковых токов) и в нем есть все необходимые защиты - контроллер общается с ним по modbus.Если компрессор однофазный, хорошо показывает себя pzem.
Вроде все.
ПС.: esphome чем удобен помимо интеграции в HA - удобно после внесения правок в код обновить его через OTA не отключая контроллер.
Спасибо, это очень ценный разбор, особенно от человека с трёхлетним опытом эксплуатации реальной установки. Отвечу по порядку.
Про таблицу фреонов и два варианта. Для реальной установки, конечно, останется один фреон и один тип. Здесь они в виде примеров, для тех кто будет собирать свою установку. Хотелось показать на одном скетче и воздух-вода, и вода-вода, и разные хладагенты. На своём доме я оставлю то, что нужно.
1. Стартовая позиция ЭРВ. Справедливо: у меня одна фиксированная стартовая позиция (220 шагов, открыт примерно на половину), и на разных режимах ПИ будет работать по-разному. Интерполяция по уличной температуре и обратке выглядит разумно, возьму на заметку. Логику такого выбора позиции в симуляторе можно проверить, задавая температуры руками.
2. Динамический ПИД. Пример с 40 шагами при 250 и при 150 очень понятный. Думаю про масштабирование Kp и Ki по текущей позиции вентиля или про расчёт шага в процентах от открытия. И про стартовую позицию: у вас формула интерполяции по улице и обратке, а я думаю, не добавить ли к такой зависимости подстройку по факту, то есть запоминать, на какой позиции перегрев реально устоялся после 10 и более минут работы, и сдвигать точки. По сути та же формула, но с памятью.
3. Оттайка. У меня триггер тоже по дельте (плюс порог по абсолютной температуре и выдержка). Про поправку на сильные морозы, где дельта меньше при том же обмерзании, я не подумал, спасибо.
4. и 5. ПЗА и буфер. Согласен, у меня цель по подаче с линейной поправкой (wcSlope), а отопительная кривая нелинейна. По буферу: я планирую использовать как накопитель сам тёплый пол, там большая масса стяжки на 115 м². Это должно сгладить цикличность старт-стопа.
6. Реле давления. Тут отвечу не так категорично. Согласен, что LP-реле без обхода при пуске будет ложно срабатывать, провал давления на всасывании при запуске реальный. Но реле высокого давления в цепи контактора я бы оставил: оно срабатывает независимо от контроллера и от температурных датчиков, а при потере протока по конденсатору давление растёт быстрее, чем реагирует термостат на нагнетании. Для LP думаю про обход на время пуска или ограничение числа срабатываний. Ваши аппаратные термостаты на нагнетании и газовой линии и реле протока отличная идея, возьму как дополнительный уровень, а не вместо.
7. Электрика. Контроль тока и напряжения в моём варианте отсутствует, это пробел.
Про интеграцию. В симуляторе PinPort есть эмуляция MQTT, так что публикацию данных в брокер можно проверить без железа. А дальше у меня свой «умный дом»: я пишу собственный аналог Home Assistant для локальной сети. Там уже есть дашборд, устройства, комнаты, автоматизации и скрипты. Идея в том, чтобы потом подружить с ним и контроллер теплового насоса. ESPHome и HA для этого, конечно, вариант проверенный, и OTA без отключения контроллера очень удобная вещь. Как ваш ТН отдаёт в HA оттайку и состояния автомата: отдельными сущностями или текстовым статусом?
2.Получится типа самообучаемая система. Я в прошлом сезоне пробовал такой подход - запоминать успешную позицию последнего цикла - не зашло. Не знаю почему, и точно не помню, что там было не так.
4и5.Попробуйте, может будет нормально. Суть буфера не в теплоаккумуляции, а в оптимизации работы ТН и разделении контуров (гидрострелка). В теплом полу действительно большой объем тепла можно запасти, но воды в нем мало а резко отобрать\залить в него тепло не получится, плюс большое гидравлическое сопротивление - гоняя одним цирк.насосом воду между коллектором ТП и ПТО вряд получится достичь протока хотя бы в 1куб\час. Плюс без буфера можно забыть про зональное регулирование, т.к. закрытие отдельных контуров будет еще сильнее уменьшать проток и повышать конденсацию.
6.по HP возможно что-то в этом и есть. в целом реле протока при режиме обогрева с этим справляется. И нюанс по току - нужно смотреть спецификацию на HP-реле в каждом конкретном случае, какое напряжение и какой ток они могут коммутировать, и если в схеме компрессора участвует контактор, то одно, а если просто реле и конденсатор, то не думаю, что HP стоит с ними включать последовательно.
Про интеграцию. В коде контроллера используются числовые переменные HeatStatus, DefrostStatus и CoolStatus, которые отображают то, на каком этапе работы ТН находится в данный момент (отдых, подготовка, работа и т.д.), а HA уже их интерпретирует в текст. А остальным климатом в доме управляют другие контроллеры - основной ClimateControl - управляет вторичными цирк.насосами контура отопления (коллектор) и контура фанкойлов, а также сервоприводами на коллекторе по зигби датчикам в комнатах (получая их показания через HA). В фанкойлах отдельные контроллеры также на esphome работают и на холод и на тепло. В комнатах нет теплых полов, а только радиаторы и фанкойлы.
Спасибо. Я в самом начале пути ТН. Я пока теоретик. Готовлюсь к реальной сборке.
Удачи. Главное не верить наслово нейронкам и получать особый вид удовольствия от инженерных изысканий и познания и все получится. ПС.: я не инженер, не холодильщик и не программист (программист от части) и до сборки своего ТН не знал совершенно ничего по холодильному контуру и работе ТН - почитал форумхаус, купил инструменты и комплектующие и за пару месяцев собрал свой первый и единственный работающий ТН.
то есть вы взяли готовый тепловой насос и поменяли только контроллер? Или ТН тоже самодельный?
Самодельный фреоновый компрессор или что вы хотели спросить?
Статья норм, но изложение слегка хромает.
В любом случае, удачи в реализации!
Взял б\у наружный блок от полупром сплит-системы haier 48KBTU старт-стоп пятилетний. С алиэкспресса теплообменник ПТО; с озона оборудование для сплитов, трубы, утеплители, контроллер, релюшки, датчики. Сам паял трубки к теплообменнику (честно говоря запарился - у меня газовая труба 3\4, а теплообменик огромный с фитингами дюймовыми). Потом оказался трехходовой клапан газовой трубы заклинивший, так и не получилось его открыть, пришлось вырезать, заказывать новый и впаивать - это жесть конечно. Из-за этого пришлось покупать новый баллон фреона 11кг. В общем было интересно )) А буферную емкость сварил из баллона ГБО 130л с газели.
Я поработал еще немного, скоро напишу еще одну статью. А пока для тех, кто добрался до комментов хочу показать "Симулятор фреонового контура". Теперь в паре примеров симулятор контроллера теплового насоса показывает фреоновый контур.
https://pinport.ru/refrigerant
Здравствуйте, спасибо за такую хорошую статью. Но не понимаю куда пока спешить, если надо отладить первое, а после уже следующее. На счет редактора схем как и везде есть проблема паутины проводов одного цвета. Предлагаю решить эту проблему созданием режима последовательного просмотра каждого соединения, чтобы сразу видеть контакт A идет к контакту B, нажали стрелочку вправо перешли на следующее соединение. Нажали стрелочку влево возврат на предыдущее соединение. Делается через смену индекса айдишника соединения через -1, +1. Теперь по поводу новенького функционала на скрине. Я последние 2 года практикую и изучаю холодильное оборудование и у меня оно вызывает сильный интерес, и ваш проект очень кстати. Если мы делаем теплый пол как холодильник или морозильник, то надо бы тогда не теряя пользы создать холодильную комнату и морозильную комнату одним или двумя независимыми контурами, так как если контура 2, то и проблем в виде клапанов нету. А также резервное место переноса продуктов при поломке в одном из контуров. Также бы в калькулятор надо добавить совместимость фреонов разных марок на заменяемость с изменением рабочего давления, граммовки и температурных лимитов, а также необходимой мощности компрессора. Понятное дело, что у компрессоров разный ход и диаметр поршня под свой фреон, да и масло разное в них заливается, но думаю совместными усилиями и сообществом мы все сможем. Может будет кому полезно, но замену R12 на R600a можно делать спокойно, главное трассу капилярки выбрать нужную и количество фреона. Также упаковка трубок в флексу иногда не оправдано, так как под ней образовывается влага, а приклеивать эпоксидкой никто не будет. А то еще придется теплоизоляторы осушители придумывать.)
Прикольно. Я делал на базе своей системы моделирования модель контура полноценную + генерацию кода для контроллера esp32 и статью тут когда то закидывал. Симулятор esp конечно туда было бы интересно прицепить.
А можно ваш симулятор esp пользовать как то из стороннего софта ? У меня как раз есть теплофизический симулятор и возможность генерации кода из блок сзем регуляторов. Если что в личку пишите.
Хотел сделать контроллер теплового насоса, а получился симулятор ESP32, Arduino и цепей 12/230 В