open term что это
Еще одна история про OpenTherm
Предыстория
5-6 лет назад нужно было делать отопление в новом доме. В то время в нашу деревню обещали провести газ. Исходя из этого, было принято решение поставить газовый котел и переделать его на пропан в баллонах (2 пары по 2 баллона, авто-переключение между парами). Типа как временное решение, пока не проведут газ. Решение вполне работоспособно, если не жить на даче зимой. За эти годы магистральный газ так и не провели, а заправлять баллоны надоело. Вот я и решил добавить электрический котел вдобавок к газовому.
Вариации на тему “как подружить газ и электричество?”
Вариант 1 (самый простой): поставить электрические обогреватели в каждую комнату.
Вариант 2: (самый правильный): поставить электрический котел параллельно газовому (со своим насосом, своей группой безопасности и обратными клапанами на оба контура)
Вариант 3: Поставить самый простой электрокотел(электрочайник 🙂 ) и использовать всю начинку (насос, группу безопасности и т.п.) от газового котла.
Я решил попробовать пойти по третьему варианту. Возникли следующие “вопросы”:
Тут я вспомнил, что у котла вроде как есть интерфейс OpenTherm и решил попробовать научиться общаться с котлом через него.
Как подключиться к котлу с минимальными усилиями?
Яндекс/Гугл ведут на
Именно последнее меня сильно заинтересовало, т.к. Tasmota я активно использую для кучи домашних устройств и вообще проект мне нравится.
В документации есть ссылки на два адаптера OpenTherm:
Заказал адаптер вместе с шилдом (22$ + 5$ доставка). Далее примерно 2 недели ожиданий — и девайс у меня. 15 минут работы паяльником, сборка тестового скетча для работы с OpenTherm и, о чудо! котел реально отвечает!
Далее сборка Tasmota с поддержкой OpenTherm и её заливка. Opentherm завелся в Tasmota без малейших проблем.
Что умеет делать Tasmota с котлом Baxi:
Выглядит примерно так:
Таким образом, за 30$ и полчаса усилий мы получаем возможность управления котлом через WiFi. В принципе, шилд для wemos содержит разводку для подключения DS1822, что позволяет построить на нем полностью законченный термостат с WiFi.
Интеграция с электрокотлом
Котел Baxi позволяет установить температуру теплоносителя от 30 до 85 градусов. Работает котел предельно просто: он нагревает теплоноситель до заданной температуры и отключает горелку, пока теплоноситель не остынет. Если отопление включено, но температура теплоносителя выше чем целевая — работает насос и электроника котла (в Tasmota, например, доступна температура теплоносителя, будет ошибка при снижении давления теплоносителя и тп), но газ при этом не включается. Именно эту “возможность” я решил использовать для электрокотла.
В этот момент мне попался с хорошей скидкой электрокотел Zota Balance на 3кВт за что-то около 2500 руб., и я решил взять его на пробу.
Котел был подключен между обраткой и входом газового котла. Примерно вот так:
Такое подключение позволяет “обмануть” электронику газового котла и создать у него понимание, что все хорошо, теплоноситель еще теплый и газ включать не нужно.
Электрокотел был временно подключен через Sonoff TH16 также с прошивкой Tasmota.
Осталось решить, как управлять этой связкой из двух Tasmota. После апгрейда домашнего контроллера с Wirenboard5 на у меня образовался бесхозный Wirenboard5. Он был отправлен на дачу, и на нем была сделана логика управления котлами (т.к. это скорее моя специфичная история, то приводить примеры скриптов не вижу смысла).
Все получилось, но осталось некоторое беспокойство на тему автономности этой конструкции. У моего котла (или вообще системы отопления на баллонах) есть баг. Он приводит к тому, что котел может раз в 1-2 месяца вываливаться в ошибку “нет газа”. Пока все происходит при тебе, худшее, что может быть — остывший к утру дом. А когда никого нет, ситуация может быть гораздо более неприятной. Протокол OpenTherm позволяет делать сброс ошибки, но почему-то ни в библиотеке OpenTherm, ни в самой Tasmota такая фича не реализована. Несложными доработками прошивки Tasmota удалось добавить команду сброса, что лично мне сильно “добавило спокойствия”.
Что в итоге получилось
Отапливаемая часть дома примерно 50 кв.м. Электрокотла на 3 кВт вполне хватает на поддержание заданной температуры. Когда я уезжаю — ставлю на +5, за день до приезда — ставлю на +20. Мощности электрокотла недостаточно для того, чтобы прогреть помещение за разумное время. На помощь ему приходит 14 кВт газовый котел. Ему нужно примерно 3-5 часов для нагрева помещения с 5 до 20 градусов. Вероятно, он бы справился и быстрее, но мощности рассеивания радиаторов не хватает.
В целом, решение более чем рабочее. Из явных недостатков пока обнаружено разве что включение газа на пару минут на старте, если отопление было выключено и теплоноситель остыл до температуры ниже 30 градусов. Ну и т.к. теплоноситель циркулирует через теплообменник газового котла, это, вероятно, влияет на его “износ” и вносит некоторые теплопотери.
Из дальнейших планов:
ZONT — УМНЫЕ ПРИБОРЫ ДЛЯ БЕЗОПАСНОСТИ И КОМФОРТА
Часто задаваемые вопросы
Релейное и цифровое управление котлом. Цифровые шины OpenTherm, E-Bus, Navien.
ZONT можно подключить к котлам двумя способами – релейно и по цифровой шине. Оба варианта обеспечат дистанционное управление и автономную работу котла в выбранных режимах и по расписанию.
Релейное управление
При релейном управлении заданная температура поддерживается путем периодического включения и выключения котла и контролируется датчиком температуры, входящим в комплект поставки ZONT. В данном варианте ZONT подключается напрямую к котлу, адаптер для подключения не нужен.
Релейное управление котлом возможно, если у котла есть выход для подключения комнатного термостата (практически все современные электрические и газовые котлы).
Цифровое управление
При управлении по цифровой шине мощность котла регулируется плавно без частых полных выключений. Такой способ управления позволяет рассчитывать оптимальную температуру теплоносителя для поддержания заданного режима отопления и дополнительно дает более широкие возможности:
В данном варианте для подключения ZONT необходим адаптер цифровой шины, плата цифровой шины или встроенный в прибор ZONT протокол (встроенный протокол есть не во всех приборах; он есть в термостате ZONT H-1 Navien, контроллере ZONT H2000+). Платы используются только для подключения регуляторов ZONT Climatic. Для остальных приборов используются адаптеры.
Внимание! Протоколы E-Bus/Ariston выходят на базе одного устройства (это может быть адаптер, плата или встроенный протокол). Одновременно в одном устройстве можно использовать только один из этих протоколов — либо E-Bus, либо Ariston.
Фантастический OpenTherm и где он обитает
Регулирование температуры — одна из самых любимых тем сообщества умного дома (пожалуй после wifi-лампочек освещения). Но когда я узнал, что большинство котлов отопления (включая «народные» Baxi от застройщика) — умные, я сильно удивился. Почему так мало об этом информации, так мало поддерживающих устройств. Даже нет про это рекламы, просто стыдливая спрятанная в нижней части инструкции строка — поддерживает OpenTherm.
Да, да, речь не об известном всем «сухом контакте» котла, а о полноценном управлении. Впрочем, когда начинаешь читать про протокол, отчасти понимаешь и причину, и возможные сложности…
От теории … к философии
Перед тем как, начать про самое интересное, хочу немного поделиться своим опытом и видением текущего состояния рынка умно-домных устройств в части управления климатом. Тема необъятная, и буду очень рад любым комментариям и обсуждениям. Дисклеймер — афтар так видит. Если я чего-то не знал, а оно есть — буду благодарен за информацию. Если вопрос не интересен — предлагаю сразу переходить к следующему заголовку.
Сразу опустим тему вентиляции, тему кондиционирования, волшебные приточно-вытяжные установки, которые должны решать все вопросы, и электрические теплые полы. Все эти темы заслуживают по отдельному циклу статей.
Остановимся на водяном отопление. «Услуга» эта есть в любом доме, где-то с котлом, где-то централизовано или от местной котельной. И способы управлять ей тоже достаточно известны. Сразу оговорюсь — больше всего речь пойдёт об индивидуальных системах. С центральным отоплением особо не поумничать.
1. Сервоприводы с термостатом для батареи отопления
Самые простые устройства, походящие почти к любой системе. Лучший вариант, с которого можно без опасений начинать автоматизацию «старого» дома.
Плюсы:
Минусы:
2. Термостаты котла
Речь именно о простой реализации, чаще всего из Китая. Хотя почти все бренды имеют такие решения. Равно как и любые более сложные решения поддерживают этот необходимый минимум. Принцип работы очень прост — замыкание или размыкание контактов управления котлом включает или выключает отопление. По сути, это в разных вариациях — реле. С подключением датчиков, программами и прочей красотой. На мой взгляд (и именно так я сделал) лучший термостат котла — это Sonoff 4CH Pro или любое другое реле с сухим контактом. А датчики к нему подключаются через сервер.
Сразу оговорюсь — вопрос автономности этого решения можно опустить, так как не автономен котел сам по себе. Если у Вас есть ИБП для котла — подключите к нему и термостат.
Плюсы:
Минусы:
3. Термостат котла с сервоприводами для контуров отопления
Логичное развитие варианта 2, в котором добавлена возможность включать и выключать каждый контур отдельно. Такой метод предполагает наличие заранее спроектированной системы с «гребенкой» — коллекторным узлом. Термостат котла дополняется набором простых сервоприводов на AC или DC, которые могут перекрывать отдельные линии. Как правило такие системы комплектуются одним или несколькими насосами и блоки термостатов часто имеют отдельное реле для насоса.
Это фактически основная реализация для частных домов. Даже если отдельные контуры имеют несколько последовательно соединенных батарей — может быть дополнена батарейными термостатами.
Именно такую схему реализовал себе и я на простых реле Sonoff.
Плюсы:
Минусы:
4. Термостат котла OpenTherm с сервоприводами для контуров отопления
Вот мы и добрались до «фантастического зверя». Развитие логичное и вытекает из минусов предыдущих реализаций. Отмечу, что «зверь» не единственный, из родственников у него ещё более «краснокнижный» eBus. Но мы поговорим подробнее именно об OpenTherm.
Плюсы:
Минусы:
Анатомия «фантастического зверя»
Ну вот вроде бы и всё, понятно что искать, что выбирать.
Коротко, о крутости доступных параметров. Спецификация OpenTherm гуглится (пусть и не очень легко) и общедоступна. Параметров у котла можно увидеть очень много. Основные
Manchester-encoded sequence in the Voltage domain. The boiler transmits data back to the controller in the current domain.
Приручаем OpenTherm
Вот вроде и всё, пора писать грустное заключение. Долго я пускал слюнки на классный функционал. Но подходящего устройства за подходящую цену просто не находилось. Но вот, наконец появилось то, чего я так долго ждал… И надо рассказать про рынок.
1. Вендорские решения
Тут все просто. Любой крупный некитайский вендор термостатов готов «раскрыть весь потенциал Вашего котла», а заодно и Ваш кошелёк. В Китае (видимо по причине сложности, непопулярности и дороговизны) вендоры делать аналоги не спешат. Обсуждать особенно нечего. Для обеспеченных людей решение хорошее. Но даже за деньги сравнимые с ценой котла — получить что-то больше закрытого облака от производителя вряд ли удастся. Это история не про умный дом…
2. Полный DIY
Но не всё так грустно. Если Вы любитель собирать и кодить на низком уровне — щиты для Arduino и перепрошитых устройств Sonoff в продаже есть от 15$ без учета доставок. Но их очень мало, по меркам DIY я бы назвал модули дороговатыми. Да и сайт не показался заслуживающим доверия. В интернетах много положительных отзывов и обзоров про эти модули. Но я немного испугался рисков для котла и затрат времени — и по этому пути не пошёл.
3. Открытые вендорские решения
Целый раздел посвящен продукту всего одного производителя — Невотон. С трудом, но гуглится единственное в своем роде устройство — шлюз BCG-5.2.1-E, которое является и вендорским, и поддерживающим OpenTherm, и открытым. О ужас — есть даже поддержка MQTT и порт Ethernet. Минус — слишком высокая цена. Даже младший его брат — шлюз OpenTherm-ModBus — ситуацию не исправляет. Не хотелось бы критиковать ребят, за столь классный продукт — их расходы понятны. Но явно они не ориентируются на массовый рынок. Очень жаль.
4. Проекты Comunity
Уверен, что я не первый, кто задавался вопросом «что делать?» Приходило это в голову и многим другим. И наконец на поле OpenTherm, как и во многих других умно-домных областях — появился сomunity-проект. Золотая середина между DIY и решениями от вендора. Я давно ждал это устройство — и вот оно. SLS DIN Mini с Boiler shield. Я получил первый проданный экземпляр. Сразу скажу — проект наверняка не единственный, и я фанат SLS, и устройство мягко сказать не дешевое (хоть и дешевле Неватона в 2 раза). Поэтому посравнивать бюджет не позволяет.
Получилось на мой взгляд классно. Хотя пришлось самому разобраться с протоколом и запросить доработки у автора. Но результат того стоил. Скоро ждите свежий обзорчик и историю, как устроен протокол 🙂
Заключение
Безусловно, мне не удалось охватить весь чудесный мир устройств и протоколов управления климатической техникой. Да и не стояло такой цели. Я лишь хотел показать, что есть на рынке, а чего, увы, по каким-то причинам не хватает. Главный вывод — как и всё, что относится к умному дому, рынок термостатов только-только расправил плечи и вышел в массовый сегмент. Устройства ещё не избавились от «болезней» премиум-сегмента и чаще всего делятся на «очень просто» и «очень сложно».
И самое печальное — я не нашёл пока для себя идеального решения. Видимо оно достижимо только при использовании всех трех основных типов устройств в связке — с огромной обвязкой логики на сервере. Хотя более простые варианты прекрасно работают, каждый со своими недостатками.
Open term что это
Обычные газовые котлы вынуждены часто зажигать и гасить горелку, доводя температуру теплоносителя до максимальной. Это отрицательно сказывается на ресурсе котла и главное, на его экономичности.
Современные газовые котлы имеют модуляционные горелки которые плавно управляют горением и позволяют установить оптимальную температуру теплоносителя и, следовательно, экономить топливо. Есть много исследований, которые показывают, что модуляционная горелка позволяет экономить 5-10 процентов энергии. Согласитесь, что это немало в наше время.
Так как большинство термостатов по-прежнему работают по принципу «включен-выключен», то они просто не используют возможности модуляционных горелок.
Интерфейс OpenTherm решает эту проблему. Он позволяет задать температуру теплоносителя. Котел, имея свой вычислитель, отрегулирует уровень горелки. Кроме того, такой интерфейс позволяет получить от котла его состояние, что очень важно для сервисного обслуживания.
Управления газовым котлом через Интерфейс OpenTherm позволяет:
Схема подключения Интерфейса OpenTherm для ZONT H-1
Схема подключения Интерфейса OpenTherm для ZONT H-1V
Термостат командует горелке котла не просто выключиться и включиться, а постоянно и плавно изменяет ее мощность, «приспосабливая» ее к текущей потребности в тепле, т.е. к текущим фактическим теплопотерям помещения.
Теперь термостат в зоне гистерезиса ведет себя не пассивно, а постоянно вычисляет, насколько именно фактическая температура отклонилась от заданной, и чем больше эта разница, тем большую мощность горелки он командует развить котлу.
При выходе за пределы гистерезиса он полностью выключает или включает горелку, а вот в промежутке между этими крайними значениями он будет плавно управлять мощностью горелки. Т.е. процесс чередования периодов недогрева и перегрева будет «затухающим», все время автоматически стремясь к равновесному состоянию, когда котел в любой момент времени отдает в систему отопления ровно столько тепла, сколько требуется для компенсации текущих теплопотерь помещения. Таким образом температура помещения остается на постоянном заданном уровне.
При резком изменении какого-либо фактора (резко грянули заморозки, открыли окно, в комнату вошли люди и пр.) процесс колебания фактической температуры возле заданного требуемого значения снова на короткое время будет выведен из равновесного состояния, но быстро, а главное автоматически вернется к нему обратно, т.е. является самозатухающим
Для котла и для КПД отопительной установки в целом это значительно лучше, нежели простое периодическое включение-выключение с неизменной мощностью: непрерывно работать на пониженной мощности намного выгодней, так как многие из описанных выше негативных факторов перестают действовать. В результате по сравнению с 2-х позиционным регулированием при прочих равных за отопительный сезон можно сэкономить до 30% топлива!
Если этот параметр равен нулю, то нет возможности изменять температуру на подаче через устройство OPENTHERM.
Если этот параметр равен единице, то есть возможность изменять температуру на подаче через устройство OPENTHERM.
Соответственно, можно присоединить временно к котлу серии LUNA-3 панель управления от котла серии LUNA-3 COMFORT и изменить параметр MODUL.
ВНИМАНИЕ:
Термостаты ZONT поддерживают протокол OpenTherm только начиная с Версии 111 39
Что такое Интерфейс OpenTherm и зачем он нужен?
Что такое Интерфейс OpenTherm и зачем он нужен?
Какие бывают термостаты?
Комнатные термостаты по принципу управления газовым котлом делятся на:
Какой выбрать? Для ответа на этот вопрос сначала разберемся с основными принципами работы комнатного термостата.
Комнатный 2-х позиционный термостат – это устройство сравнения. Он измеряет фактическую температуру воздуха в помещении, сравнивая ее значение с заданным.
С полученной разницей термостат обращается в зависимости от заложенного гистерезиса (зоны нечувствительности) – так называется диапазон, откладываемый вниз и вверх от заданного значения температуры, в котором термостат никак не реагирует на изменение фактической температуры.
Термостат управляет работой котла так, чтобы фактическая температура воздуха в помещении была постоянной и равнялась заданному значению. При отклонении температуры термостат просто включает и выключает котел (без влияния на его мощность). Таким образом, при включении котла в систему отопления поступает порция тепла больше, чем требуется для возврата температуры воздуха к заданному значению. При ее достижении, термостат опять выключит котел, но из-за большой инерции систем водяного, а особенно напольного отопления, это «избыточное» тепло некоторое время все равно будет отдаваться от труб и радиаторов системы отопления, неизбежно повышая температуру воздуха сверх необходимой – т.е. произойдет перегрев помещения.
Помимо снижения теплового комфорта, это означает, что мы выбросили деньги на топливо, что называется, «на воздух».
Так же, из-за инерции водяной системы отопления, энергия котла будет неэкономно расходоваться, когда термостат снова включит котел – горелка котла включиться сразу же, но ее тепло до помещения будет идти определенное время, и фактическая температура воздуха в помещении будет сначала»проседать» относительно требуемого заданного уровня, а после этого снова возрастет.
Динамика процесса такого чередования периодов перегрева и недогрева при работе 2-х позиционного термостата схематично представлена на рис. 1:
частое включение/выключение котла является неоптимальным режимом работы
как для самого котла, так и для отопительной установки в целом, по
Снижается ресурс работы котла вследствие того, что при каждом новом старте на теплообменнике выпадает конденсат, обладающий коррозионной активностью;
При каждом старте котла в быстро остывающем дымоходе начинает образовываться конденсат, постепенно его разрушающий (особенно это критично для невлагостойких «мокнущих» кирпичных и асбестовых дымоходов);
В первые минуты, пока горелка не прогрелась и не вышла на рабочий режим, смешение газа с воздухом и химическое сгорание газовоздушной смеси происходит не оптимальным образом и в этот период КПД котла ниже номинального. Во многих случаях (например, осенью и весной) мощный котел, работающий под управлением комнатного термостата, так и не успевает выйти на рабочий режим, так как снова быстро останавливается термостатом;
Простой нагретого котла является негативным фактором, снижающим КПД отопительной установки в целом – т.к. через котел все равно «транзитом» проходит воздух, отбирает тепло от нагретого теплообменника котла и бесполезно уходит в дымоход.
Термостат с Интерфейсом OpenTherm работает совсем по-другому.
Он командует горелке котла не просто выключиться и включиться, а постоянно и плавно изменяет ее мощность, «приспосабливая» ее к текущей потребности в тепле, т.е. к текущим фактическим теплопотерям помещения.
Помните что такое «гистерезис» или «зона нечувствительности»? Теперь термостат ведет себя в этой области не пассивно (как без Интерфейса OpenTherm), а постоянно вычисляет, насколько именно фактическая температура отклонилась от заданной, и чем больше эта разница, тем большую мощность горелки он командует развить котлу.
При выходе за пределы гистерезиса он полностью выключает или включает горелку, а вот в промежутке между этими крайними значениями он будет плавно управлять мощностью горелки. Т.е. процесс чередования периодов недогрева и перегрева будет «затухающим», все время автоматически стремясь к равновесному состоянию, когда котел в любой момент времени отдает в систему отопления ровно столько тепла, сколько требуется для компенсации текущих теплопотерь помещения. Таким образом температура помещения остается на постоянном заданном уровне.
При резком изменении какого-либо фактора (резко грянули заморозки, открыли окно, в комнату вошли люди и пр.) процесс колебания фактической температуры возле заданного требуемого значения снова на короткое время будет выведен из равновесного состояния, но быстро, а главное автоматически вернется к нему обратно, т.е. является само затухающим – см. рис. 2:
Для котла и для КПД отопительной установки в целом это значительно лучше, нежели простое периодическое включение-выключение с неизменной мощностью: непрерывно работать на пониженной мощности намного выгодней, так как многие из описанных выше негативных факторов перестают действовать. В результате по сравнению с 2-х позиционным регулированием при прочих равных за отопительный сезон можно сэкономить до 30% топлива! Для котла и для КПД отопительной установки в целом это значительно лучше, нежели простое периодическое включение-выключение с неизменной мощностью: непрерывно работать на пониженной мощности намного выгодней, так как многие из описанных выше негативных факторов перестают действовать. В результате по сравнению с 2-х позиционным регулированием при прочих равных за отопительный сезон можно сэкономить до 30% топлива!