Intertravamento de clima para aquecimento doméstico - IoT RasPi Zero e ESP12: 5 etapas

2025 Autor: John Day | [email protected]. Última modificação: 2025-01-23 15:03

História

Anotar,

Este projeto depende de você ter um RaspberryPi Zero executando um servidor de automação residencial Domoticz (facilmente feito) com node-red e configurado como um MQTT Broker.

Por que escrever esta vitrine?

Para mostrar minha solução de como eu economizei alguns custos de aquecimento / uso de energia e para semear o pensamento em você, para que possa ser adotado em sua casa ou modificado para atender às suas necessidades.

Visão geral

Nos meses de primavera e outono, quando a temperatura do ar externo pode ser em torno de 11 ° C, percebi que minha casa perdia pouca ou nenhuma temperatura para o lado de fora. Notei também que pela manhã o aquecimento ficava ligado por algum tempo (até 30 minutos) e depois ficava desligado até o dia seguinte. Eu vi isso como um desperdício de energia, pois em um dia ensolarado ou quando o aquecimento está acima de 12 ° C fora de casa, naturalmente aquece até uma temperatura confortável. Normalmente, esta seria a época do ano em que eu desligaria meu aquecimento para economizar o uso de gás. Este projeto é para automatizar este processo com base na temperatura do ar externo local e utilizando alguns dos meus sensores de temperatura doméstica existentes, o projeto tem a vantagem de conhecer a temperatura prevista e agir sobre ela, mas se a casa perder muita temperatura, permitirá o aquecimento para voltar.

Requisitos de Projeto

• Use a corrente local fora da temperatura do ar
• Use a previsão local de temperaturas externas do ar
• Evita que o aquecimento funcione, mas não afeta a produção de água quente
• leve em consideração as condições da casa (mas não seja muito sensível)

Etapa 1: Configuração do serviço de hardware / software

1. Raspberry Pi Zero executando como um MQTT Broker com Domoticz e Node-Red completo com sensor local (Sala 1) tipo Dallas 18b20.
2. ESP12 executando um programa Arduino IDE, este controlador também conduz o intertravamento com o aquecimento em está localizado no armário onde a válvula de controle de aquecimento está. Este também tem um sensor local de Dallas (Sala 2) para a sala adjacente.
3. ESP01 executando um programa Arduino IDE para transmitir leituras locais de temperatura / umidade ambiente de um sensor DHT22 (Sala 3).

Etapa 2: recuperação de dados

As leituras de temperatura das salas 1, 2 e 3 são enviadas para o servidor de automação residencial Domoticz para registro de dados e fácil visualização, isso é enviado através de mensagens MQTT usando o formato DomoticzJSON, eu uso o nó vermelho para criar uma leitura de temperatura média das 3 salas que é então re -transmitido via MQTT para clientes interessados (ESP12 sendo um) e para o Domoticz para registro.

O servidor Domoticz também se conecta ao OpenWeatherMap para recuperar as condições climáticas locais (a cada 10 minutos), o Domoticz também reenvia esses dados por meio de um tópico MQTT “para fora”, no entanto, o tamanho desta mensagem é grande, então eu uso node-red para alterar e excluir esses dados para conter apenas as informações de temperatura, isso é enviado em um tópico que o ESP12 está inscrito. Além disso, o node-red se conectará ao OpenWeatherMap e recuperará os dados de previsão para minha área, novamente, esses dados recebidos são muito detalhados e contêm informações para 5 dias, então eu uso o node-red para ajustar isso para a próxima previsão de temperatura de 3/6 horas e novamente, retransmitir está no mesmo tópico acima.

Etapa 3: Intertravamento do aquecimento físico

O ESP12 está localizado no mesmo armário que contém o reservatório de água quente e conexões de fiação para válvulas / termostatos. Sendo experiente em sistemas de controle elétrico, rastreei o cabo para descobrir o cabo do termostato da sala principal, passei um cabo de alimentação adequado para minha caixa de controle e instalei um relé que o ESP12 pode controlar. Liguei o relé ESP12 em série com o termostato ambiente para que ele possa manter o aquecimento desligado, se necessário. Além disso, eu estava preocupado com "e se o ESP12 falhasse", então coloquei um interruptor físico em paralelo ao relé para que eu pudesse restaurar as condições normais se necessário (ainda não tive que fazer isso).

Etapa 4: Operação do software

O ESP12 tem alguns pontos de ajuste para a temperatura externa atual, temperatura prevista de 3 horas, temperatura prevista de 6 horas e temperatura média da casa.

Veja o fluxograma.

Para resumir, o aquecimento será desativado se a temperatura externa estiver acima de 10,5degC e a temperatura média da casa estiver acima de 19,4degC (meu termostato está definido para 19,5degC) OU a previsão para o dia estiver acima de 11degC. O aquecimento é habilitado se as várias leituras estiverem abaixo dos pontos de ajuste definidos um pouco abaixo dos pontos de ajuste mencionados anteriormente para reduzir a comutação incômoda.

Etapa 5: Desenvolvimento futuro?

• Leve em consideração se está ensolarado ou não, quando a casa não está queimada ao sol, os pontos de ajuste podem ser reduzidos.
• condições do vento?
• incorporar controle remoto