Эту школу построили в Челябинске в 2019 году. Смонтировали современную систему вентиляции, использовали вентустановки (15 штук) компании «ВЕЗА», одного из лидеров на рынке РФ. Не поскупились, но получили вот такой результат:
Видно, что система нагрева воздуха была разморожена. Пострадали и калориферы, и насосы. Причем, произошло такое не на одной вентустановке, и не один раз. Как так? Вентиляционную систему смонтировали по проекту, который прошел экспертизу, на материалах и оборудовании не экономили… О том, что случилось, нам рассказал Дмитрий, инженер организации, обслуживающей вентиляцию. Причина всего одна, и это — тяга.
Когда вентустановка отключается, закрывается воздушная заслонка, установленная на ее входе. Но воздушная заслонка негерметична, она пропускает какое-то количество воздуха — совсем небольшое, однако оно увеличивается пропорционально тяге. А в школе три высоких этажа, да и регион холодный — расчетная температура для систем отопления -34 °C. Тяга создается приличная. Плюс современные калориферы очень легкие, из тонкостенных медных трубок, теплоемкость низкая. И при неподвижной воде внутри они размерзаются буквально за 15 минут.
Почему этого не учел проектировщик и не заметили в экспертизе, остается только догадываться. Можно было бы организовать контур с промежуточным незамерзающим теплоносителем, что кардинально решает проблему. Но что есть, то есть. И теперь, при аварийном отключении электропитания школы в морозный день, у обслуживающей организации есть только те самые 15 минут, чтобы либо восстановить электропитание, либо слить воду из калорифера и его обвязки.
Аварийные отключения бывают нечасто, но случаются. Проблему усугубляют ложные срабатывания пожарной сигнализации. Проектировщики решили, что в этом случае они просто обесточат вентустановки при помощи независимых расцепителей, которые обратно включить можно только вручную. Хотя могли бы отключать только вентиляторы, а циркуляционные насосы и цепи контроля замерзания оставить работающими. Благо, и нормативная документация, и существующая автоматика вентустановок позволяют это сделать. Но, опять же, что есть, то есть. Сработала пожарная сигнализация в морозный день — за 15 минут обслуживающая организация должна защитить вентустановки от замерзания.
Еще одна проблема — систему вентиляции проектировщики сделали однорежимной. Ночью в пустой школе воздухообмен такой же интенсивный, как и днем, когда школа заполнена учениками. Расчетная тепловая нагрузка системы вентиляции составляет почти 1.5 МВт, колоссальные «деньги на ветер». Отключать электропитание вентустановок нельзя, это мы уже обсудили. Корректно (с работающей защитой от замерзания) отключить вентустановки можно только на щите их автоматики, дистанционного управления в проекте не предусмотрено. Щиты расположили в венткамерах, а те — в подвале школы. Чтобы до них добраться, нужно пройти целый квест: спуститься на цокольный этаж и, согнувшись, идти до нужной вентиляционной камеры по земляному полу, переходя на гусиный шаг под трубами. А таких камер – четыре. Понятно нежелание дежурного персонала школы этим заниматься. Они и не занимались.
Еще автоматика вентустановок позволяет работать по расписанию. Но для этого нужно:
периодически синхронизировать часы контроллеров вручную;
иметь стабильное расписание, учитывающее внеурочные занятия в школе;
(пере)настраивать каждый из 15 контроллеров вентустановок индивидуально.
Надо ли говорить, что эта возможность тоже не использовалась.
В результате перед обслуживающей организацией встали три насущные задачи:
Моментальное уведомление дежурного инженера (и ответственных лиц школы) об отключении электропитания вентустановок.
Возможность дистанционного отключения вентустановок с сохранением питания цепей защиты от замерзания, и соответственно, дистанционного включения.
Возможность дистанционного наблюдения за работой вентустановок (состояние оборудования, датчиков, значения температур), чтобы обнаруживать проблемы заранее, а не по пару, валящему из вентиляционных решеток (такое тоже было).
Конечно, в бюджете школы денег на решение этих задач не было — школа же новая, какие ремонты… Надо было обойтись малой кровью. Такое может сделать только увлеченный человек. И да, такой человек нашелся — это наш собеседник, инженер обслуживающей организации Дмитрий.
Что сделал Дмитрий?
Щиты управления вентустановками построены на контроллере Carel. Поскольку он управляет всем подключенным оборудованием, достаточно было наладить с ним связь, чтобы получать данные и отдавать команды. Загвоздка в том, что у контроллера не было необходимого интерфейса. Точнее, RS-485 был, но на нем работал протокол для связи с внешним дисплеем того же производителя, а нужен был какой-нибудь из стандартных протоколов. Дмитрию удалось выяснить у инженеров Carel, что существует прошивка с поддержкой Modbus RTU на том же порту. Он записал в контроллеры эту прошивку.
Следующий шаг — нужен коммуникационный контроллер, который бы общался с контроллерами Carel, и на котором можно было построить пользовательский интерфейс и интеграцию с мессенджерами для доставки сообщений. Таким контроллером стал Wiren Board. Витая пара у Дмитрия тоже нашлась — остатки от другого объекта. Больше ничего аппаратного не потребовалось, осталось все запрограммировать.
Сразу скажем, Дмитрий — не программист. Чтобы подружить WB c Carel, он создал шаблон. Действовал по инструкции. Говорит, было просто. Дальше драйвер последовательного порта контроллера, в соответствии с шаблоном, начал опрашивать регистры контроллеров Carel и раскладывать данные в MQTT-топики.
Для построения интерфейса пользователя он задействовал встроенную возможность контроллера создавать SVG-дашборды. Саму картинку (SVG-файл) он создал в бесплатном редакторе Inkscape. А анимировал ее (привязал элементы изображения к MQTT-топикам) прямо в веб-интерфейсе контроллера по инструкции. Это тоже не вызвало у него никаких затруднений. Теперь на любом мобильном устройстве, которому он разрешит подключаться к веб-интерфейсу контроллера, можно видеть все, что происходит с вентиляцией. И включать/отключать вентустановки без опасения их разморозить. Разграничение доступа сделали средствами Wiren Board Cloud — сервиса удаленного администрирования.
Следующий шаг — оповещение. Напомним, что при аварийной ситуации дежурный инженер должен быть извещен немедленно, даже если спит. В качестве мессенджера был выбран Telegram. В нем Дмитрий создал бот, который, при помощи API шлет сообщение в специальную группу. Эти сообщения получают все участники группы. Кому положено — со звуковым уведомлением, остальным — по желанию. И да, Дмитрий все опять делал по инструкции, при помощи движка правил wb-rules. Оцените компактность правила (все секретные данные заменены на *):
function sendTelegramMessage(message) {
var token = ***********************************************; //токен бота
var chat_id = *********************************************; // id группы
var command = 'curl -s -X POST https://api.telegram.org/bot' + token + '/sendMessage -d chat_id=' + chat_id + ' -d text="' + message + '"';
runShellCommand(command);
}Казалось бы, задача решена. Но аппетит приходит во время еды — захотелось «прикрутить» к системе голосового помощника Алиса от Яндекс. Самым простым способом оказалась установка на контроллер бесплатной программы для домашней автоматизации Home Assistant, у которой есть средства интеграции с Алисой. Не улыбайтесь, снова по инструкции. Дмитрий научил Алису необходимым навыкам, и теперь вентиляция школы и разговаривает, и понимает голосовые команды.
Отдельная задача — аварийное отключение электропитания школы, если пропадет питание контроллера, отключатся контроллеры Carel и «ляжет» интернет. Но и тут никаких проблем. В контроллер установили модуль бесперебойного питания WBMZ4-BATTERY и GSM модем WBC2-4G. Как только Carel перестанут отвечать на запросы, контроллер поймет, что с электричеством беда, и отправит аварийное уведомление через мобильный интернет. Аккумулятора контроллеру хватит на несколько часов работы. Появится электричество — он также отправит уведомление. Само собой, в веб-интерфейсе это все будет видно, и Алиса тоже будет знать.
Следующий шаг — работа вентиляции по расписанию. Автоматическое выключение в нерабочее время и включение заблаговременно, чтобы к появлению людей воздух был качественный. Дмитрий сделал это средствами движка правил wb-rules — уже сам, без всяких инструкций. И посчитал экономический эффект от этого. Мы были шокированы цифрой: 2,334 миллиона рублей экономии за отопительный период!!! При стоимости оборудования 33 683 рублей. Все цифры есть у Дмитрия, он готов с вами поделиться.
Теперь Дмитрий думает над реализацией режима Freecooling — автоматического включения вентиляции в теплый период года в ночное время, чтобы охладить помещения. Нужно будет анализировать текущую температуру в помещениях и на улице, и прогноз погоды на завтра. Можно будет понизить температуру в классах в жару, за счет использования теплоемкости строительных конструкций. И тем самым повысить комфорт без дополнительных затрат. Повторимся, Дмитрий не программист, но он не сомневается, что ему это вполне по силам.
Заключение
Беда свежепостроенных бюджетных объектов — отсутствие денег на исправление недостатков, допущенных при проектировании и строительстве. К счастью, нашелся неравнодушный инженер, который смог по принципу «дешево и сердито» добавить к приточным вентиляционным установкам на контроллере Carel удаленную диспетчеризацию и автоматизацию. Чтобы посмотреть состояние вентустановки, больше не придется спускаться на цокольный этаж и добираться по земляному полу до вентиляционной камеры, кое-где переходя на гусиный шаг.
Дмитрий купил контроллер Wiren Board, добавил к нему пару модулей. Разобрался в документации, создал графические дашборды, добавил оповещения в телеграм-канале и голосовое управление. Конечно, пришлось связаться с инженерами Carel и попросить у них прошивку с поддержкой управления через Modbus. Но результат того стоил.
Вентиляционные установки на контроллерах Carel распространены довольно широко, и если вы сталкивались с подобными проблемами, то можете легко повторить путь Дмитрия, с ним можно связаться через Телеграм. Что вы думаете о приведенном в статье решении? Можно ли его улучшить? Пишите в комментариях.
