Опыт построения умного дома на Raspberry Pi и открытой платформе OpenHAB. Часть 1

    Два года назад у нас появился загородный дом. Только сейчас, во время пандемии, мы поняли, что это была инвестиция, а не трата бабла повышение уровня жизни. Изначально планировали жить на два дома — квартира в городе и дом за городом. Поэтому появилось желание автоматизировать его по максимуму. Ну, как минимум, чтобы зимой можно было прогреть дом перед приездом.


    Эта статья не является полной инструкцией что и как делать, а больше сборником куда копать и что почитать или посмотреть, чтобы сделать самому.


    Тем не менее вы найдете для себя много полезной информации и ссылок, а главное при минимальных навыках поиска информации в интернете вы сможете сами найти все необходимые пошаговые инструкции. В наш век DIY (Do It Yourself, самоделки), вы все можете получить в виде 5-20 минутных делай-как-я видео инструкций. Нынче никто уже не пишет по-старинке.


    image
    Перед началом эпического описания собранной системы несколько наблюдений. Если вы хотите умный дом так как вы хотите, вам придется делать его своими руками. Эта истина все еще свежа как и два года назад. К сожалению, производители с мировым именем выпускают какое-то барахло, непонятно кому и зачем нужное. Вы можете накупить множество различных штук, каждая из которых будет автоматизировать одну определенную задачу, но собрать все воедино в одном приложении — нереально. То одного нет, то другого. Несмотря на весь хайп вокруг IoT, плаг энд плеем это так и не стало.


    Для начала расскажу что и как было сделано до начала автоматизации и какие наиболее актуальные задачи стоят.


    Итак, характеристики того что есть.


    1. Дом — 2 этажа, 140 кв.м, брус.
    2. В доме 15 КВт электроэнергии
    3. Разводка электрики сделана в щиток на DIN рейку. Щиток правда барахло, надо бы поменять, на что-нибудь получше, но пока довольствуемся тем что есть, уж очень геморройно будет все переделывать…
    4. Водоснабжение — скважина 35м и колодец 15м. В колодце 2 насоса, один — полив участка, дает где-то 2.5бар, и харьковский скважинный на водоснабжение дома (планируется переезд на скважину, если мы поймем, что там вода лучше). В скважине маленький насос из разряда чтобы был и скважина не заиливалась, что-то типа малыша. Сейчас не используется, но думаем все-таки перейти на него. Вода в дом подается через джилексовский "Краб 24". Точно такой же "Краб 24" стоит в колодце для управления насосом на полив.
    5. Так как все новое, все освещение изначально делаем только на светодиодах.
    6. Разводка довольно грамотная, по комнатам. Каждая комната заведена на свой автомат 16А.
    7. Обогрев организован радиаторами с разводкой пластиковыми трубами по всему дому.
    8. Теплоноситель в батареях зимний, что-то типа тосола. Но при падении давления предусмотрен клапан добавить давления в систему.
    9. Обогрев осуществляется электрическим котлом Protherm, 12кВт, достаточно умным, чтобы уметь поддерживать заданную температуру теплоносителя и ограничивать свою мощность двумя-четырьмя-шестью-восемью и двенадцатью киловаттами.
    10. Горячая вода — два электрических водонагревательных котла. Один на ванную комнату, чтобы можно было мыться и принимать ванну (100л) и один в кухне, мыть посуду, литров 15.
    11. Канализация — септик Юнилос, живет своей жизнью. Все что нужно — подача электричества.
    12. Internet Gpon, 70Mb/s. Я когда своим коллегам из Европы рассказываю, что у нас в деревне в 80км от Москвы есть оптика, они делают круглые глаза. Я сам сделал круглые глаза когда уже после покупки дома во второй свой приезд, увидел оптический кабель на столбе напротив моего дома.
    13. Apple TV. Ну не смотрим мы TV, зато нетфликсы и другие стрим сервисы вполне себе.

    Что хотелось иметь:


    1. Управление котлами (2 водонагревательных), один системы отопления.
    2. Управление светом на улице в темное время суток. Включать с закатом, выключать с рассветом.
    3. Управление светом дома из разряда когда-нибудь.
    4. Управление поливом. У нас есть 12 грядок, засаженных горохом и клубникой. Ну и зелень к шашлыкам.
    5. Система видеонаблюдения на будущее, пока дом на пультовой охране Дельта.

    Забегая вперед, все удалось реализовать, кроме света в доме и видео. Это как оказалось самый очевидная, но и самый бесполезный функционал. Как нибудь все равно сделаю.


    Итак, проект начал два года назад не имея большого опыта в домашней автоматизации, зато с опытом системного администрирования Windows. Не сказать что я когда-либо был продвинутым Linux-администратором, но кое что умею. А еще у меня есть коллега, который если что может подсказать.


    Первое что пришлось делать — выбирать платформу. Вариантов много, кто-то использует Domoticz, мой же выбор пал на OpenHAB. Во многом благодаря вот этому видеоблогу. Видео на YouTube:


    https://www.youtube.com/results?search_query=mk+smarthouse

    Почему выбор пал на нее:


    • Она очень гибкая, можно сделать все что угодно.
    • Есть коннектор в мир автоматизации Apple Home Kit.
    • Работает на Raspberry Pi.
    • Есть свое приложение для телефона и свой Cloud для работы с ним.

    Второе — железо. Как работник Broadcom, не могу заставить себя купить какой-нибудь Intel ;))) Есть две вещи, в котором BCM лучше всех в масс-маркет сегменте, это чипы для Raspberry Pi и чипы для роутеров :). Ну а если еще более развернуто, то мне хотелось дополнительно к автоматизации дома на своем собственном проекте посмотреть как обстоят дела в мире embedded-систем, что там с ARM, что там с софтом. Ну и сам по себе комп за 50 баксов (на самом деле дороже из-за корпуса, флэшки и блока питания), это же круто. Очень хотелось попробовать. Это был мой первый RaspPi, поэтому все было интересно.


    Кроме этого, для того, чтобы что-то сделать рабочее, нужно чем-то как-то управлять. На связке OpenHAB-RaspPi управлять можно выводами GPIO RaspPi и через WiFi с протоколом MQTT (Mosquito) https://mosquitto.org/man/mqtt-7.html. Если вы еще не знаете, что это, советую почитать про него. Это легковесный message-based протокол, который может работать на самых простых микроконтроллерах. Я честно думал, что буду собирать сам датчики на ардуинках, даже купил две. Но практика показала, что все есть готовое и надо только его правильно подать (перепрошить). Об этом речь пойдет во второй части.


    В качестве устройств которыми управлять после недели поисков в интернете и просмотра блогов (видеоблогов, каюсь), выбрал следующие два устройства:


    - Контактор ABB. Этот зверь нужен мне чтобы коммутировать высокомощную нагрузку, а именно обогрев дома. Но он работает от 220В, а мой RaspPi дает на вывод GPIO значительно меньше. 

    image


    Для того, чтобы запитать такого зверя мне понадобились реле. Паять желания нет, да и кто сейчас такое паяет. Идем в Чип и Дип (не реклама) или любой другой магазин электроники и покупаем. Рублей 300.


    image


    Пока писал, подивился, оказывается появились прямо готовые платки с реле для крепления на борду моей малинки. https://www.chipdip.ru/product/rpi-relay-board. Куплю как-нибудь.


    Итак, железо собрано. Теперь дело за софтом.


    Первый этап — накатываем OpenHABian. Это образ, который надо распаковать на флэшку вашего будущего сервера домашней автоматизации. Качаем отсюда, там же есть подробная инструкция что и как. Потом вставляем флэшку в малинку, подключаем питание и ждем часик. В этот момент установочный скрипт сам все для вас настроит. Далее вы заходите на веб-мордочку и администрируете там. Кроме этого, у системы есть несколько текстовых файлов, которые приходится время от времени править ручками. Sitemap, Items и Rules, предназначенных для различных нужд. Например в Sitemap вы описываете то, что будет в вашем управляющем софте. То есть кнопочки и переключатели-выключатели. В Rules можно писать разные правила, например там я сделал включение-выключение света в темное время суток по астрономическим данным. Items описывает ваши устройства, которыми вы управляете. Прежде чем умело начать всем этим пользоваться, я смотрел пошаговые видео инструкции от уже упомянутого подростка mk-smarthome.


    Второй этап — сборка схемы в электрощитке. Установка контактора, блока реле, проводки между ними. С GPIO я подаю сигнал на блок реле, а уже оттуда 220V AC на контактор. Контактор включает 12КВт электропечку.


    Ну и третий этап — конфигурируем наше только что собранное в софте OpenHAB.


    Я сделал это за первый вечер. Итогом моей работы стало рабочее приложение на айфоне (а также на андроиде или просто в браузере), которое через свое родное облако связывается с моим Raspberry Pi с OpenHAB. Это особо важно при выборе платформы, чтобы самому не заниматься написанием кода для своего телефона, не устанавливать клаужных серваков и.т.д. И все это забесплатно. То есть по цене оборудования. Софт OpenHAB — безвозмезден.


    Что омрачило мои занятия — так это борьба Роскомнадзора с Телеграммом. Если помните, они начали банить все IP-подсети подряд. В том числе и github, OpenHAB.org, и.т.д. И если основные ресурсы пришли в себя довольно скоро, то вот OpenHAB, которым в РФ пользуется, видимо, три инвалида включая меня еще год работал с косяками. Нет, не в боевых своих функциях, а в моменты апгрейдов и апдейтов софта. Я год ходил на сайт OpenHAB через анонимайзер-прокси… Это убедило меня, что с IoT в нашей стране все грустно. Еще одно замечание в сторону OpenHAB. Не надо апгрейдить рабочую конфигурацию. Сделайте бэкап всего и вся перед любыми подобными действиями. При переходе на какую-то новую мажорную версию я как-то зимой оставил себя без обогрева… Пришлось сначала подключать все байпассом, чтобы не замерзнуть, а потом полночи чинить сломанную конфигурацию. При переходе на новые версии у них меняются форматы, подходы и.т.д.


    Вот так в итоге выглядит мое приложение.


    image


    Через пару недель я реализовал программный термостат в OpenHAB, используя беспроводной датчик температуры-влажности на Sonoff TH16 (ардуиноподобный китайский процессор ESP8266 с вайфаем и релюшечки типа уже продемонстрированной сверху). Но обо всем этом во второй части. А пока пишите что вам рассказать поподробней. Во второй части добавлю.

    Комментарии 82

      0
      а в чем смысл греть дом электричеством через водную систему отопления? Почему было не поставить электрические радиаторы?
        0
        Дороже скорее всего
          0
          В точку.
          Особенно если есть теплоаккумулятор и ночной тариф на эл-во.
          0

          В моём случае дом был уже с разведённой системой отопления жидкостной и котлом. Предполагаю что смысл какой-то есть. Ну и на 140 квадратов, а это 6 помещений под обогрев, я думаю, радиаторы встанут довольно дорого.

            0
            Ну печка еще дешевле бы была. Просто водяное отопление во-первых чревато гемороем с протечками, во-вторых регулировать оперативно гораздо сложнее / почти невозможно.
              0

              Зато можно централизованно управлять. И по отдельности термостаты ручные. Я тоже думал и считал. И пришёл к мысли что конвектора могут работать на площадь не более 90кв.а дальше только водянка и только инерция.

                +1
                Откуда такие выводы? Просто интересно.

                На самом деле есть стандартные методики расчета теплопотерь через ограждающие конструкции. Если известны температурные сопротивления материалов, то все считается. В первую очередь суммарный тепловой поток на градус перепада температуры (улица-дом) Потом максимальный (исходя из желаемой комфортной температуры в доме и минимальной (рекомендованной для расчетов для данного региона) температуры на улице.

                Дальше считается тепловая нагрузка по вентиляции. Нужно определить нормативный воздухообмен и посчитать затраты на нагрев воздуха минимальной температуры до температуры помещения.

                Все в сумме даст мощность, которую должна обеспечить система отопления.

                Дальше ее можно «раскидать» по помещениям пропорционально площади ограждающих конструкций (теплопотери через стены-окна) и объему помещения (нагрев воздуха). В итоге получаем мощность обогрева каждого помещения.

                Чем греть уже не так важно на самом деле. Конвекторы справятся ничуть не хуже центрального отопления.

                Стоимость конвекторов… У меня дом те же 140квадратов. Суммарная мощность отопления (при рекомендованном минимуме температуры для нашего региона -34С) около 13кВт (примерно пополам теплопотери+нагерв воздуха) На первом этаже кроме конвекторов электрический теплый пол. Все это обошлось примерно в 180тр. Это термоматы, конвекторы, комплект термостатов. При том, что можно было сэкономить — брать термоматы не шведские Thermomat, а попроще и подешевле. Конвекторы не норвежский ADAX, а попроще. Термостаты (их 16 штук — на каждый конвектор и на каждый термомат) тоже попроще, без WiFi интерфейса.

                Монтаж не стоит фактически ничего. Термоматы просто укладываются с слой плиточного клея. Конвекторы вешаются на стенку и включаются в розетку. Никакой разводки труб по дому не требуется. Электрика разводится в любом случае.

                выход из строя одного-двух конвекторов не приведет к катастрофическим последствиям в виде разморозки всего дома в целом. В отличии о котла — там если накрылось, то накрылось все. Заменить один конвектор намного проще, чем менять котел.

                По управлению. У каждого конвектора есть свой термостат и датчик перегрева. Это самый нижний резервный уровень. Далее идет внешний термостат. Он — основное звено управления. Там возможность мультипрограммы (до 6-ти временных зон на каждый день недели). Термостат имеет WiFi интерфейс, который позволяет удаленно менять настройки и видеть температуру в каждом помещении. Т.е. домашний сервер просто будет иметь вебморду куда можно удаленно подключиться и и видеть что приосходит в доме и при желании поменять настройки. Упадет сервер? Все продолжит работать автономно, просто не будет доступа к настройкам удаленно. Вышел из строя термостат? Конвектор продолжит работу по встроенному.

                Аналогично вентиляция. По основным помещениям расположены мониторы CO2, которые дают команды на вытяжной вентилятор (три уровня скорости). При отсутствии команды вытяжка работает на минимальных оборотах, обеспечивая минимальный воздухообмен. Увеличение воздухообмена происходит по сигналу повышения влажности или уровня СО2. Тоже все достаточно автономно, общий сервер обеспечивает только мониторинг и возможность изменять настройки. Каждый контроллер имеет канал управления RS485

                Даже когда вся электроника выходит из строя, все продолжает работать по своим, пусть и неэффективным, алгоритмам.

                Сервер будет снабжен внешним аппаратным WhatchDog. На случай зависания — если зависли, просто перегружаем сервер. Сам сервер постоянно контролирует все контроллеры что они не зависли и отвечают на внешние сигналы. При необходимости может любой контроллер перегрузить по питанию.

                Аварийные сообщения — пропало электричество. Температура в каком-то из помещений выше или ниже установленного предела. Уровень влажности или СО2 выше уставноленного предела и не понижается в течении заданного времени.

                Это пока только по климатике.
                  0
                  > У каждого конвектора есть свой термостат и датчик перегрева. Это самый нижний резервный уровень. Далее идет внешний термостат

                  Можете описать, как это у вас подключено? Он в щитке коммутирует конвекторы?
                    0
                    Это свойство самого конвектора. Наличие механического термостата и датчика перегрева нагревательного элемента. Т.е. самый тупой, но самый нижний уровень автоматизации — если все контроллеры сдохли, он будет тупо и неэффективно обогревать помещение, не давая ему размерзнуться. Вся остальная автоматика нужна исключительно для того чтобы оптимизировать затраты и обеспечить удаленный мониторинг, аварийные сообщения и возможность удаленной коррекции параметров.

                    Это общий принцип в промышленных системах. Та же пожарная сигнализация. У нее своя автоматика — отправить сигнал на пульт пожарной охраны, открыть клапаны дымоудаления, включить оповещение, включить вытяжку.

                    Все это работает на нижнем уровне. Диспетчер только получает параллельный сигнал о том что все сработало — пожарные оповещены, клапаны открылись, вытяжка включилась. Или что-то пошло не так — сигнализация сработала, но не открылся клапан. Или не включилась вытяжка. Но если все отработало, то никаких действий диспетчера не требуется. Только контроль.

                    С моей точки зрения это основополагающий принцип подобной автоматизации — при выходе из строя верхних уровней, нижние продолжают работать. Пусть по тупой и неоптимальной логике, но работают. Все что выше служит только для оптимизации затрат. и возможности удаленного мониторинга и ручного вмешательства.
                      0
                      не-не, про нижний уровень все понятно. Я про общий термостат
                    0
                    Суммарная мощность отопления (при рекомендованном минимуме температуры для нашего региона -34С) около 13кВт

                    У вас какой лимит на ввод на дом стоит? В наших краях больше 15 получить проблематично, а это означает, что ваше отопление + пара приборов уже будут близки к пределу.
                    Впрочем, альтернатива тут только в уходе на другое топливо, что проще с жидкостными полами.
                      0
                      По документам — 15кВт Фактически никто не ограничивает (у нас хорошие новые линии и ТП).

                      Расчетный теплопоток через ограждающие конструкции у меня порядка 112Вт/град Максимальные теплопотери (расчетные) — около 6.2кВт (это при -34 за бортом). Теплопотери на вентиляцию при нормативном полукратном часовом воздухообмене — еще 6.3кВт. Итого в максимуме 12.5кВт. Мощность отопления около 15кВт.

                      Т.е. фактически получается с запасом. С учетом того, что конвекторы работают фактически в ШИМ режиме (нормальным является режим когда конвектор работает секунд 30, потом минуту не работает — примерно так) и все вместе не включаются в режиме постоянного проживания.
                    0
                    Так а что в расчеты закладывали, по каким параметрам лучше?

                    Электро обогревом тоже можно централизованно управлять.
                    0

                    Прожил 2/3 жизни в своем доме. Ни у меня, ни к соседей никогда не было протечек в водяном отоплении. Либо сейчас делать качественно разучились, либо халтурят.

                  0
                  конвекторы не держат тепло, в отличие от теплоносителей.
                    0
                    И что их этого следует?
                      0

                      Что при пропадании электричества дом начнет замерзать не сразу?

                        0
                        сдается мне, теплоемкость конструкций дома существенно превышает теплоемкость воды в трубах.
                          0

                          Надо считать запасенную энергию. Температура внутренней части стен ниже температуры воздуха в комнате, наружней — примерно температура на улице. У теплоносителя в трубах может быть порядка 80 градусов.
                          140 квадратных метров это пусть будет прямоугольник 14 на 10 на 3 метра высотой. Вес можно прикинуть как 42 тонны (100 кг на кв.м.). Пусть средняя температура будет 10 градусов, тогда относительно нуля запасено 600 МДж. Для 300 литров теплоносителя (где-то то была оценка для дома на 180 кв.м.) при 80 градусах получается только 100 МДж. С другой стороны, если взять температуру в доме +20, на улице -20, то средняя температура стен будет в районе нуля, а с ним и запасенная (относительно нуля) энергия. Почему я беру именно ноль как точку отсчёта — при переходе через него происходит заморозка, которая разрушительно действует на интерьер.

                            0
                            300 литров??? это километра полтора трубопроводов

                            в 30 максимум 50 литров поверю еще
                              0
                              Простите, а сколько километров трубопровода отопления вы ожидаете в доме?

                              Хм. На всякий случай — дом зачастую делают на обогреве тёплыми полами, а не классическими батареями. Там в одной комнате размера 10*10 метров можно получить километр, если укладывать каждые десять сантиметров. Ну или половину километра, если каждые 20 — но тогда может страдать равномерность прогрева.
                                0
                                Во-первых, комната 10*10? там у человека весь дом 140 квадратов ))
                                Во-вторых, для теплого пола по-моему трубы потоньше используют, я брал 16мм внутренним диаметром для расчета.

                                В-третьих, при устройстве теплого пола основное тепло будет накоплено в стяжке, а не в теплоносителе. И с этой точки зрения разницы с электрическим обогревом никакой. Кроме гораздо меньшего удобства и управляемости.
                                  0
                                  Хорошо, назовём такой дом комнатой 10*14 тогда. Но в теплоносителе будет вагон оставшейся энергии, из-за этого и столь высока инерционность жидкостных тёплых полов.
                                  Берём ваши 16мм трубы для оценки (в полы такие и используют примерно). 0,8см радиус, примерно два квадратных сантиметра сечение трубы, укладываем туда 1.4км (по 10см между витками) труб. 2*1.4*1000*100 = 280 000 кубических сантиметров, они же миллилитры. Итого — примерно 280 литров мы в эти трубы и залили. Плюс идёт какое-то количество на бак/насос/котёл. Вполне близко к изначальной оценке в 300 литров.
                                    0
                                    Поскольку вы продолжаете игнорировать мизерность дополнительной теплоемкости антифриза ко всем остальным конструкциям дома, изложу еще раз. По-другому.

                                    Теплоемкость 300 литров антифриза — 1 МДж / К
                                    Теплоемкость 5см стяжки 10*14 ( =14 тонн) — 12 MДж / К
                                    Не вагон, а маленькая тележка – 8% всего.
                              0
                              кстати, если я правильно посчитал, 300 кг автомобильных аккумуляторов запасут 60 МДж ;)
                                0
                                По вашим размерам просто гипсокартонная обшивка стен 1,5см даст чуть более 100МДж накопленной энергии если считать ее температуру за 20 градусов. Межэтажные перекрытия тоже существенно добавят. Так что в ноль она точно не обратиться. А еще есть массивная мебель, приборы типа холодильника. На этом фоне то, что запасено в системе отопления, не будет сильно существенным.

                                Поставьте в конце концов просто бочку с тосолом в доме ))) Гораздо безопаснее и в 1000 раз дешевле
                                  0
                                  Гипсокартонная обшивка стен просто сдвинет точку с температурой 0 градусов, не изменив саму проблему — общая энергия стен примерно равна 0.
                                  А ставить бочку с тосолом температурой 80 градусов не очень удобно. Не говоря уж о том, что её надо как-то распределять по дому для равномерности, подогревать по мере остывания. И мы снова изобрели жидкостный тёплый пол.
                                    0
                                    У вас теплый пол температурой 80 градусов?
                                      0
                                      80 было в оригинальном сообщении. У меня стоит 40 для температуры пола, но котёл вполне может греть до 80, насколько помню. Зависит от толщины пола и потерь.
                              0
                              Зимой денёк можно прожить. Может два. Все от конструкции дома и качества работ зависит. У всех свое. Тепловизор в руки и конопатить ;) Я зимой топлю в пределах 10-12 Градусов когда не дома и 23,5-24 когда дома.
                          +1

                          Смысл в универсальности. Хочешь — топи электричеством. Хочешь — соляркой, газгольдером, пеллетами, углём, хворостом либо ветками. И во влажных мечтах фантазируй о газе. Резерв с другим видом топлива, опять же, ловчее выходит.

                            0
                            для этого нужно другие котлы подключать будет. И возможно, если обогрев идет не напрямую от электрокотла, а через промежуточный. Тогда да, я сам думал о такой схеме, но пришел к выводу, что это чудовищное усложнение системы, понижение надежности, и жутко дорого. Гораздо дешевле генератор поставить.
                              0

                              Да ничего там такого ужасного нет. Вполне решаемо.

                                0
                                Решаемо, но я пока не вижу каких-то киллер фич по сравнению с разводкой электрической сети и установкой электро обогревателей. Автор упомянул, что у него дом держит тепло до суток, у меня поменьше, но часов 6 без электричества вполне нормально зимой. Это если не топить камин, а камин, думаю, есть в любом загородном доме.
                                  0
                                  Киллер фич не видите? Вам счета за электроэнергию однозначно продемонстрируют их. Ну и, ИМХО, топиться напрямую электричеством… Ну мне такая затея не нравится. Теплонасос воздух-вода + что-нибудь для резерва выглядит более гуманно.
                                    0
                                    Я физику в школе учил и закон сохранения изучал. Если у дома теплопотери N кВт, то вы их и будете оплачивать.
                                      0
                                      Вы не верите в тепловые насосы? Ну так они и не нарушают законы сохранения энергии. Или вы про стоимость различных видов топлива? Я вас не понимаю.
                                        0
                                        Ну посмотрите ветку от начала. Мы про обогрев электричеством напрямую vs через нагрев жидкого теплоносителя.
                                          0
                                          А давайте еще раз.
                                          Отопление электричеством НАПРЯМУЮ это прекрасно:
                                          1) Вас устраивает цена этого праздника жизни.
                                          2) Более простая инженерка.
                                          3) Вам хватает выделенных электрических мощностей на комфортную жизнь без постоянных сценариев вида «Маня, не включай утюг, а то я еще пылесосом не везде прошелся, а на улице сегодня -15».
                                          4) Качество этого электричества (электрические параметры и надежность поставки) высоки.
                                          5) И хороший высокомощный генератор у вас тоже есть.
                                          Вот при соблюдении этих условий на чистом электричестве топиться легко и приятно.
                                          Но таковые условия бывают далеко не всегда и вот тут приходится начинать куролесить. Отказываемся от электрических нагревателей и вместо них разводим по дому воду. Плюсы — появляется универсальность в выборе источника тепла. Минусы — это дороже, при условии использования нормальных материалов, теоретическая надежность ниже, но на практике, опять же, при использовании хороших материалов и прямых рук монтажников, проблем не будет.
                                          И вот после этапа труб возникает вопрос, а чем теплоноситель греть будем? И вот тут выбор велик, но из менее проблемных вижу 2 — газ (еще бы) и электричество. С газом все понятно. А вот если это электричество, то у нас также 2 пути: электрокотел и тепловой насос. Электрокотел дешевле, но операционные затраты на электричество будут нескучные. Но если у вас в близкой перспективе маячит газ, то, наверное, это оптимальное решение. А вот если национальное достояние обошло вас стороной, то тогда я бы подумал о тепловом насосе воздух-вода. Тем самым вы увеличите разовые траты, но это позволит снизить операционные расходы на электричество. Потому что это тепловой насос и он умеет превращать кВт съеденного из розетки электричества в, примерно, 3 кВт тепла. И делает он это не при помощи магии и нарушения законов физики, а за счет процессов переноса тепла за счет фазового перехода фреона в контуре.
                                          На этом моменте надо взять в руки калькулятор и начать ожесточенно считать варианты. Потому что бывают еще всякие теплоаккумуляторы (меня вот интересуют те которые на принципе фазового перехода), ночные тарифы и прочая немагия.
                                            +1
                                            Ну начнем с того, что нормальное оборудование для теплового насоса стоит несколько килоевро. Это только оборудование. Далее. Нужен источник низкопотенциального тепла. Обычно им служит земля. Т.е. теплообменники достаточно большой площади закапываются в землю. Их два вида — горизонтальные и вертикальные. Горизонтальные — это заложенные на глубине более-менее постоянной температуры (а это 2-3 метра минимум) трубы. По площади… Затруднюсь сказать, но, думаю, метров 10х10 запросто. Прикиньте объем земляных работ по монтажу. И место, где все это разместить (оптимально, навереное, под домом, но тогда это надо делать до закладки фундамента). Под грядками не лучший вариант т.к. такой теплообменник (по описаниям) промораживает почву и с посадками чего-то нежного и культурного поверх может не получиться.

                                            Второй вариант — вертикальные. Т.е. скаважины. Но для обеспечения нужной площади их потребуется несколько штук и он должны быть достаточно глубокими. Сколько стоит пробурить метр скважины у вас? Вот и оцените стоимость.

                                            Эффективность теплового насоса напрямую зависит от температуры источника низкопотенциального тепла. Ниже 8-10С эффективность его резко падает. Т.е. чтобы получить хотя бы пару киловатт тепла на 1 квт электричества и нужны все эти пляски с теплообменниками глубокого залегания.

                                            Если что — сам заканчивал кафедру молекулярной физики местного физтеха. Теплофизика и термодинамика — одни из профилирующих предметов были. Так что теплообмен и тепломассоперенос для меня не пустые слова.

                                            Да и дочка старшая, инженер-теплотехник, заканчивала спо специальнсти «нетрадиционные и возобновляемые источники энергии» — у них по тепловым насосам отдельная тема была.

                                            В целом, начальные затраты там таковы, что окупаемость по сравнению с электричеством начнется через несколько десятков лет.

                                            Что касается электрокотлов. Они имеют смысл только тогда, когда работают в паре с теплоаккумулятором. Который позволяет запасть тепло ночью (по ночному тарифу) и отдавать его днем. Но объем теплоаккумулятора, позволяющего ощутить эффект, для среднего дома начинается от 1м3 теплоносителя. Лучше 1.5-2. Это серьезные объем — под такой бак потребуется и место и усиленный фундамент (по нормативу для малоэтажного строительства перекрытие выдерживает 150кг/м2 — тут предметно больше, т.е. тоже на этапе закладки фундамента надо думать).
                                              0
                                              Спасибо за ваше мнение. Вы не очень внимательно читали. Про грунтовые тепловые насосы я даже не заикаюсь. Разговор велся про варианты воздух (низкопотенциал) — вода. Люди ими отапливаются и окупаются. Это все становится очень сильно интересно при отсутствии газа. Всякие газгольдеры и дизеля, строго ИМХО, — ну их.
                                                0
                                                Я очень скептически отношусь к насосам, которые «качают тепло» из воздуха.

                                                Из самого принципа действия насоса понятно, что его эффективность тем выше, чем выше температура источника. Т.е. тепловые насосы воздух-вода крайне неэффективны при отрицательных температурах. Если от насоса, получающего тепло из земли (где температура практически постоянна и составляет около 10С) можно ожидать стабильного соотнощения тепло/электричество от 2-х и более, то для насосов работающих из воздуха в холодное время года это соотношение будет стремиться к 1 (а может оказаться и ниже за сяет неидеального КПД).

                                                В реальности я ни разу не видел людей, которые круглый год отапливают частный дом таким насосом в качестве единственного источника тепла.

                                                Да, есть люди, которые пользуются «кондиционерами наоборот» в городских квартирах. Но. Во-первых, там часть тепла приходит от соседей через стены, во-вторых, там эти насосы используются исключительно в межсезонье, когда отопление выключено, а на улице прохладно. Но там температура воздуха-источника тепла в худшем случае околнулевая.

                                                Про отопление частного дома таким образом я читал только в одном месте (я имею ввиду заслуживающий доверия источник с достаточным количеством технических подробностей, а не отзывы на сайтах продавцов типа «вау! все круто! я в якутии при -50 на улице трачу 5квт в месяц на отопление дома в 300м2»)

                                                Так вот, там человек все достаточно подробно описывал. Да, работает. Но.

                                                Стоимость оборудования порядка $4k. При том, что заказывалось все за рубежом. У нас будет дороже.

                                                С монтажом цена уже ближе к $5k

                                                Работает все это до -25С Ниже уже все — проблемы с испраяемостью фреона (рабочее тело насоса).

                                                Ниже -15С соотношение тепло/электричество практически единица. Т.е. выигрыша по сравнению с обычным электроотоплением практически никакого.

                                                При низких температурах есть проблема с обмерзанием наружных теплообменников. Как-то она решается, но путем дополнительных затрат.

                                                Так что тема эта такая — дешево не получится. Прежде чем начать экономить, придется очень серьезно вложиться.
                            0
                            Вариантов много. Для чего так сделал автор — не знаю. У меня тоже вода. Если электричество есть, то воду греет электрокотел. Если оно пропало, то дом переходит на аккумуляторы и воду уже греет дизельный котел, который потребляет всего 150Вт вместо 12кВт на электрическом котле.
                              0

                              Про соляру забыли добавить. Сколько ж она тепло отдачу даёт. И сдаётся мне что газ у соляры выигрывает не больше 40%. Сужу по сушкам. По деньгам получается что газ выгодней процентов на 30-50.

                                0
                                А дизель в моем сообщении — это не соляра? Выгодность газа нужно считать не по стоимости кВт или Дж, а по суммарным вложениям. У меня вот окупаемость газа получается в 30 лет. А потом он становится выгоден.
                                0
                                См. выше, а дизельный генератор не проще/дешевле было поставить? Хотя с 12 квт может быть проблематично. А какая у вас площадь? У меня на 70 квадратов одноэтажного дома расходуется в пике киловатта 3-4. Для двухэтажного дома думаю можно умножить на 1,5.
                                  0
                                  У меня 210кв.м. При -17 теплопотери составляют 4кВт. Я изначально отапливался дизелем, электрокотел поставил 2 года назад.
                                    0
                                    > У меня 210кв.м. При -17 теплопотери составляют 4кВт.
                                    Это очень круто. Что за конструкция?
                                      0
                                      Каркас на УШП. В стенах 250мм ваты, в перекрытии 400мм.
                                        0
                                        понятно, я так и подумал, что явно не стандартные 150 )
                              +1
                              Самое узкое место тут — облако. Оно в любой момент может закрыться и вся система сразу превращается в тыкву.

                              Второй момент — он тут не отражен. Но. Все системы должны уметь работать автономно. Т.е. по своему жестко заданному алгоритму. Вся автоматизация должна предоставлять мониторинг и возможность удаленно корректировать параметры. Но даже если ваша малина накроется медным тазом, все узлы системы должны продолжать работать.

                              Важный вопрос — любое отклонение от нормы должно логироватся и об этом должно посылаться уведомление на телефон. Есть инет? значит через инет. Нет инета? Через смс.
                              Пропало электричество? СМС. Температурный режим выходит за пределы нормы? СМС. Туда же датчики дыма, протечек и еще чего. Должен включиться сет, но не включился? СМС.

                              Для себя решил так — самое важное — управление отоплением и вентиляцией. Отопление по помещениям раздельно. С возможностью гибкого графика. Нет никого дома длительное время — можно понизить температуру (потребление энергии пропорционально перепаду температуры улица-дом, даже понижение на 3-5 градусов может дать заметную экономию).
                              Вентиляция — по датчикам влажности и СО2. Повышается уровень — увеличивается тяга. Понизился — уменьшилась. Тоже по помещениям. Это актуально, особенно, если у вас нет рекуператора — в холодное время года затраты на нагрев приточного воздуха (при нормативном воздухообмене) сравнимы с затратами на компенсацию потерь через ограждающие конструкции (это все считается, есть стандартные методики). Так что если хочется благоприятного микроклимата при оптимизации расходов — нужно думать.

                              Это на опыте более чем 25-ти лет в области построения систем мониторинга инженерного оборудования зданий.
                                0

                                Облако не закроется. Этот опенсорс проект очень популярен в штатах. Регулярно пилят новые фичи. Правда не быстро. А по поводу дизайна с самодостаточными системами — я конечно же думаю о том что будет если что-то случится. Ну и опыт эксплуатации как минимум подсистемы отопления — 2 года. У меня отопление электрическое. Другого нет. Если пропадает электричество — в доме не работает ничего. Ни обогрев, ни насосы, ни инет. Охранка мне об этом пишет смсочку. В системе OpenHAB есть messaging. Но мне он не особо нужен. Достаточно логов. Они тоже есть. Ещё я пишу свои параметры в базу MySQL для последующего анализа.

                                  +1
                                  Есть мнение, что SD-карточка не очень долго живёт в Raspberry PI. Что будет у вас в доме, если откажет этот мини-компьютер?
                                    0

                                    Все сломается ;)
                                    Надо делать бэкапы. Прямо образы флэшки. И если что менять RaspPi или флэшку. Читал требования к флэшке на RaspPi, говорят надо class 10, такую и приобрёл. Если бэкапы есть, восстановление займёт минут 10 с перекуром. RaspPi штука распространённая, поэтому брать резерв не стал. У меня 2 года с довольно частыми отключениями электричества (3-4 раза в месяц) не по моей вине не ломалось ни разу. По моей — было один раз ;)

                                      0

                                      Руку на отсечение не дам, но вроде бы в недрах openhabian-config есть что-то про ramfs

                                        0
                                        говорят надо class 10

                                        Нет, class 10 даёт лишь минимальную скорость записи. И то, крайне невысокую. А про флешки говорят, что нужно industrial-grade — это обеспечивает именно надёжность.
                                        Ну и бэкапы лучше настроить автоматические куда-нибудь в облако. Хотя, если судить по форумам, в home assistant они настраиваются гораздо приятнее.
                                        0
                                        Много раз слышал такое мнение. У меня карточка в Малинке с OpenHab живет с 2016 года. При этом около 20 параметров пишутся раз в 10 секунд в influxDB. Но бэкапы раз в месяц делаю на всякий случай.
                                          0

                                          А у меня печальный опыт. Скорее всего, я пока не умею готовить малину. Но вот типовые имиджы мрут как мухи. 3-4 месяца. Карта готова. При этом проблема не в карте. После форматирования живёт. А… Не знаю в чем.

                                        +1
                                        Облако, тем более некоммерческое, может закрыться в любой момент. Или поменять пртокол обмена. Или к нему просто могут закрыть доступ. Я бы не стал так надеяться что все это будет вечным.

                                        При пропадании электричества некоторые критичные узлы продолжают работать на автономном питании.

                                        Просто представьте себе — уехали в отпуск, а по приезде получаете или воды в доме по колено (протечка водопровода), или размороженную сантехнику (котел отопления накрылся — они тоже не вечные).

                                        Все-таки умный дом делается не для того чтобы лампочки зажигались по хлопку, а для оптимизации расходов на эксплуатацию и реакции на аварийные ситуации.

                                        Лампочки по хлопку прикольно, но не более того. Вопрос в том какова цель — делаете для себя, или чтобы выпендрится перед знакомыми.

                                        То, что предлагается на рынке — по большей части выпендреж. Ничего общего с промышленными подходами не имеет. Увы.
                                          0

                                          Тут надо ещё отказоустойчивость бай дизайн делать. Если вентиль воды, то нормально закрытый. Если контактор, то нормально выключенный.

                                            +1
                                            Не бывает «нормально закрытых» вентилей. Так как это кран с мотором. То есть чтобы перевести кран в другое состояние, нужно его повернуть мотором.
                                            Есть электроклапаны, как в стиралках, в посудомойках, но они гудят, греются, неплохо едят энергию, далеко не самые надёжные и вообще не рассчитаны на работу 100% времени. Поэтому смотрим как сделано «по серьезному», не помню точное название, там — стоит батарейный блок и система может несколько лет работать автономно без внешнего питания. И краны с этих же батареек вертит.
                                            Также, чтобы краны не закисали, их нужно поворачивать раз в месяц, нужен контроллер который это умеет.
                                            И в данном случае логика элементарна — есть замыкание датчика — перекрыть все вентили, подать сигнал, плюс штатное обслуживание кранов. Вот так оно и должно работать.

                                            Про облака. Облака таки закрываются, и чаще чем хотелось бы. НО. Представим, что роскомпозор увидел в том же диапазоне (что угодно) и закрыл весь блок. Или в рф приняли план «чебурашка» и отключили страну от мира. Или бомжи подумали что висит медь и срезали оптику.
                                            Ядро дома если это не «поиграться» — однозначно должно быть внутри дома. Хотя что-то мне подсказывает что openhab такой и есть, если и есть выход «в облака» то только для работы приложения на телефоне, что не так критично.

                                            majordomo не рассматривали?
                                              0

                                              Нормальнозакрытый это с пружиной. В следующей части напишу. Для полива самое то.

                                                0
                                                Majordomo — слышал, но не рассматривал.
                                                0

                                                Это как? Вентил и НЗ. Может клапан? Да и контактор НЗ диковинка. Я о таких только в сказках киповцев читал.

                                                  0
                                                  Контактор НЗ есть у всех производителей. Он на картинке в статье от ABB.
                                                    0

                                                    НЗ я так понимаю именно доп контакт. А вот контактор при отсутствии питания при тянут, а при подаче отпущен. Это какой то эксклюзив.

                                                0

                                                По отоплению — строители молодцы, сделали тосол, он не мёрзнет. Котёл накроется — конечно дизастер будет, но за сутки чинится. Если есть опыт жизни в таком доме — нужно все знать и уметь. У меня например умирал насос. Не из-за умного дома, сам по себе. Пока не понял что и как, полдня без воды.

                                              0

                                              Ну и по поводу облаков. Я не описал ту часть, которая управляет большинством устройств в доме. Там все стандартно. Ethernet/WiFi и MQTT, который нынче везде. Я думаю, если вдруг захочется перейти на домотикс, а это совсем другая система, это полдня-день работы.

                                                0

                                                Вы меня кстати на пару улучшений уже сподвигли по отказоустойчивости. У Sonoff TH16, которые я использую, есть КНОПКА. И они автономны. То есть от RaspPi не зависят совсем. В конце концов можно кнопкой включать-выключать.

                                                  0

                                                  Все описанное вами решается при помощи OpenHab на раз два. Я уже и не знаю что еще и подключить к нему. Иногда находит необъяснимое желание соткать очередную железку. Буквально позавчера кондиционер принудил дружить с двусторонней связью. Многое сделано, есть даже вещи, которыми пользуюсь постоянно. В квартире не особо развернешься с автоматизациями. А уж о том что ручное управление должно функционировать без проблем на случай коматоза контроллера — об этом не сказал только ленивый. Все это делается.

                                                  0

                                                  С котлом через ebusd работаете? Если да, то очень жду подробностей!

                                                    0
                                                    Нет, тупо включаю-выключаю. Не придумал пока как более интересно к нему подключиться. В моём случае это какой-то ноунейм русско-китайский. Он настроен на 50 Градусов теплоносителя и 6кВт. Включаю, грею, смотрю температуру в контролируемом помещении. Есть инерция. Часик где-то зимой.
                                                    0

                                                    Нельзя в скважину совать вибрационный насос типа малыш — убьешь ее, колонна раскрутиться может.

                                                      –1
                                                      Разводка довольно грамотная, по комнатам. Каждая комната заведена на свой автомат 16А.

                                                      Ага, супер грамотно.
                                                        0

                                                        В вашем понимании грамотно два автомата как я понимаю(или больше). Один свет один комната. А может не всем надо? А может места в щитке мало. А может так объяснили и сказали что это нормально. Я вот занимаясь пром автоматизацией, тручу кучу времени, чтобы понять, почему же в бытовой части по другому все(ладно преувеличил)… Но посыл понятен думаю

                                                          +1
                                                          А я вам объясню, чтобы вы кучу времени не тратили. Освещение делают кабелем на 1,5кв.мм, а розетки на 2,5кв.мм. Задача у АВ только одна — защитить кабель. У кабеля на 1,5кв.мм ддт 19А. У автомата на 16А из холодного состояния время не срабатывания 23,2А. Идем дальше. В быту до трансформатора, обычно, далеко. Сети освещения длинные. ТКЗ бывает вообще в 30А. Автомат должен его отключить за 0,4сек. Поэтому часто надо не 10А ставить, а 6А, да еще с характеристикой В. Ну и последнее: контакты выключателя света способны коммутировать 10А. Если будет ТКЗ в 30А, а АВ его не отключит, то контакты оплавятся, прикипят и прочая радость.
                                                          Что-то последнее время коллеги из промки удивляют. В соседней теме один делает АВР для промки, но не знает что такое АС1 и АС3 в характеристиках контакторов.
                                                            0

                                                            Дополню. Автомат защищает не только кабель, а всю стационарную энергоустановку. А именно кабель и выключатель/розетку.

                                                        0

                                                        Почему raspberrry pi, а не какой-нибудь nanopi?

                                                          0

                                                          Сам перешёл на nanopi минуя малинку и их у меня уже 3 вида и хочу докупить ещё один, самый лютый. А ответ на Ваш вопрос кроется в сообщении автора о том, что он больше работал и Windows и Broadcom. Малина стала уже именем нарицательным и люди, далёкие от всего этого мира зачастую даже не знают о том, что есть что-то кроме raspberry pi + Малинки одни из немногих SBC на чипах BCM, что напрямую связанно с местом работы автора.

                                                            0
                                                            Есть ещё одна особенность. По raspberry pi можно с большей вероятностью получить помощь на форуме при каких-то проблемах. И в инструкциях по установке/настройке будет опять же она.
                                                            Но если есть желание разбираться — всегда можно выбрать железо по вкусу.
                                                              0

                                                              Я согласен с вами обоими — распбери пи наиболее раскрученная модель и поэтому по ней попросту больше всего информации. Но это никак не означает, что это лучший выбор. Это как утверждать, что раз "виндовс популярнее", то на нем надо собирать хаб для дома.
                                                              У нас очень большие вопросы к надёжности распишек. Причем как по части СД, так и вообще. Нанопи вообще комплектуются в зависимости от модели еммс памятью — и это топчик. В силу раскрученности, распи ещё по соотношению качество не очень — можно купить альтернативу мощнее или надёжнее, или в более компактном формате за те же деньги.


                                                              innovaIT не изучали, почему у вас проблема с картами?

                                                          0
                                                          Каждая комната заведена на свой автомат 16А.

                                                          А что за кабель идет от автоматов в комнаты? Какое сечение, на сколько ампер расчитан?

                                                          Только полноправные пользователи могут оставлять комментарии. Войдите, пожалуйста.

                                                          Самое читаемое