Regulátor slouží k řízení topného systému s akumulační nádrží a venkovním čidlem. Cílem je udržovat požadovanou vnitřní teplotu v objektu efektivním ohřevem na základě aktuálních podmínek — venkovní teploty, stavu akumulace a případného požadavku z termostatu. Regulace topení využívá hybridní režim, kdy při teplotě kotle nad 80°C je plně ekvitermní režim (AUTOMATIC) a řízení topení není ovlivňováno stavem termostat. Při poklesu teploty kotle pod 76°C je režim přepnutý na THERMOSTAT a řízení topení je ovlivňováno stavem termostatu. Zároveň na základě změny vnitřní teploty a požadované teploty nastavené na termostatu dochází ke změně kompenzace a nastavování sklonu topné křivky.
Regulátor může běžet ve třech režimech:
-
VYPNUTO (OFF) Topení je zcela deaktivováno.
-
AUTOMATICKÝ REŽIM Teplota výstupní vody se vypočítává automaticky podle průměrné venkovní teploty a zadané referenční teploty (tzv. ekvitermní regulace).
-
TERMOSTATICKÝ REŽIM Regulace se řídí externím termostatem, který přes MQTT posílá signál pro zapnutí nebo vypnutí topení.
Režim je možné přepínat vzdáleně přes MQTT zprávy.
Topný systém se aktivuje, pokud:
je systém v režimu AUTOMATIC nebo THERMOSTAT a zároveň je dosaženo požadovaných vstupních podmínek.
- v režimu AUTOMATIC je teplota na výstupu akumulace vyšší než 30°C,
- v režimu THERMOSTAT je teplota na výstupu akumulace vyšší než 30°C a zároveň je požadavek na topení z externího termostatu.
Relé ovládají:
- směr ventilu (zvyšování nebo snižování topné vody),
- čerpadlo topného okruhu.
V případě ztráty komunikace s MQTT se nastavuje režim AUTOMATIC. U MQTT zpráv je důležité nastavit parametr retain, aby v případě opětovného připojení regulátoru na MQTT mohlo dojít k nastavení původního režimu.
Ekvitermní regulace upravuje teplotu topné vody podle venkovní teploty. Využívá výpočtovou křivku, která má dva nastavitelné parametry:
- požadovaná výstupní teplota topné vody při venkovní teplotě 0 °C. Tato hodnota posouvá celou topnou křivku nahoru nebo dolů.
- Exponent – určuje nelineární sklon křivky (strmost závislosti).
| Symbol | Význam |
|---|---|
| Výpočtem určená požadovaná výstupní teplota topné vody | |
| Referenční vnitřní teplota (např. 21 °C) | |
| Průměrná venkovní teplota (např. za 3 hodiny) | |
| Nulový bod – cílová teplota vody při venkovní teplotě 0 °C | |
| ( exp ) | Exponent určující strmost křivky (neměnná konstanta) |
V případě výpadku připojení na MQTT se nastavují výchozí hodnoty
- Vnitřní teplota - 22,5C
- zero - 40
- exp - 0,76923
Vnitřní teplota v místnosti je snímána stejným teplotním snímačem jako venkovní teplota v regulátoru - TX07K-TXC. Hodnoty z tohoto snímače jsou přečteny pomocí Arduino a SRX882S a po sériovém rozhraní jsou přenášeny do aplikace, která na základě kombinace ID snímače a kanálu, na kterém snímač vysílá identifikuje místnost. Tyto informace jsou pak odeslány do MQTT. Aplikace je dostupná v repozitáři. Pro čtení snímačů je použita knihovna a její výstup je jen zapisován na sériový výstup Arduino pomocí Serial.write(...).
Na MQTT je připojený HomeAssistant, do kterého je integrován jak samotný regulátor, tak teplotní snímače z jednotlivých místností. V HomeAssistant přes Pomocníka kombinace několika senzorů je hodnota z jednotlivých místností průměrována na referenční teplotu v celém bytě. Tato teplota je pak použita jako vstup do diferečního senzoru, pomocí kterého je řešena hodinová předpověď pohybu teploty. Součtem referenční teploty a výstupu diferenčního senzoru je předpovídaná hodnota teploty.
Tato předpovídaná hodnota (vnitřní teplota) je pak vstupem do termostatu (dostupný v HomeAssistant).
Stav termostatu (ON/OFF) se pak posílá přes MQTT do regulátoru. Pokud je regulátor v režimu THERMOSTAT a v akumulaci je dostatečné množství energie, regulátor dle požadavku termostatu topení vypíná nebo zapíná.
Na základě rozdílu vnitřní teploty a teploty nastavené na termostatu (požadovaná teplota) se zároveň nastavuje kompenzace - teplotní křivka se nastavuje v rozsahu +-3.
- name: "Heating curve offset"
unique_id: "HCO"
unit_of_measurement: "°C"
device_class: temperature
state: >
{% set target = state_attr('climate.termostat', 'temperature') | default(21) | float %}
{% set current = states('sensor.vnitrni_teplota') | float %}
{% set delta = target - current %}
{{ [[(delta * 2.5), 3] | min, -3] | max | round(1) }}
Na základě změny rychlosti vnitřní teploty se pak nastavuje sklon topné křivky pomocí parametru exp v rozsahu 0,6 - 1.
- name: "Heating curve exponent"
unique_id: "HCE"
state: >
{% set base_exp = 0.76923 %}
{% set deriv = states('sensor.teplotni_trend') | float %}
{{ [[(base_exp + deriv * -0.2), 1] | min, 0.6] | max | round(5) }}
Hodnoty senzorů se poté odešlo do MQTT a regulátor upraví teplotu topné vody na základě těchto teplot.
automation:
- alias: "Send heating curve offset to MQTT"
id: "send_heating_offset_mqtt"
trigger:
- platform: state
entity_id: sensor.heating_curve_offset
action:
- service: mqtt.publish
data:
topic: "home/heating/offset"
payload: "{{ states('sensor.heating_curve_offset') }}"
retain: true
Na pinu 7 jsou DS18B20 snímače pro snímání teplot kotle, akumulace a bojleru. Snímač pro teplotu spalin je PT1000.
Pro zprovoznění regulátoru je potřeba soubor config.h
//SSID Wifi pro připojení k wifi
#define WifiSSID "WifiSSID"
//Heslo k wifi
#define WifiPassword "WifiPassword"
//Uživatelské jméno pro MQTT
#define MQTTUsername "MQTTUserName"
//Heslo pro MQTT
#define MQTTPassword "MQTTPassword"
//Host MQTT
#define MQTTHost "MQTTHost"
//MQTT Topic pro ovládání termostatem (ON/OFF)
#define TOPIC_THERMOSTAT "TOPIC_THERMOSTAT"
//MQTT Topic pro nastavení regulátoru (Off - Vypnuto, Automatic - topí dokud je akumulace nad 30°C, Thermostat - ovládání termostatem)
#define TOPIC_MODE "TOPIC_MODE"
//MQTT Topic pro nastavení topné křivky
#define TOPIC_ZEROPOINT "TOPIC_ZEROPOINT"
//MQTT Topic pro synchronizaci data a času
#define TOPIC_CURRENTDATETIEM "TOPIC_CURRENTDATETIEM"
//MQTT Topic pro nastavení požadované vnitřní teploty (ovlivňuje topnou křivku)
#define TOPIC_THERMOSTATSETCHANGED "TOPIC_THERMOSTATSETCHANGED"
//MQTT Topic pro odeslání dat o venkovní teplotě
#define TOPIC_OUTSIDETEMPERATURE "TOPIC_OUTSIDETEMPERATURE"
//MQTT Topic pro odeslání stavu regulátoru
#define TOPIC_HEATERSTATE "TOPIC_HEATERSTATE"
//MQTT Topic pro odeslání stavu BEL (FVE)
#define TOPIC_FVE "TOPIC_FVE"
//Definuje maximální rozdíl mezi požadovanou teplotou a teplotou vratky pro udržení teplotního spádu
#define MAXTEMPDIFFERENCE 15
//Definuje konstantu P pro PD regulaci
#define PCONST 700
//Definuje D konstantu pro PD regulaci
#define DCONST 35000000
A také soubor sensorconfig.h
DeviceAddress acumulatorFirst = { 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00 };
DeviceAddress acumulatorSecond = { 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00 };
DeviceAddress acumulatorThird = { 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00 };
DeviceAddress acumulatorFour = { 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00 };
DeviceAddress acumulatorOutput = { 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00 };
DeviceAddress boiler = { 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00 };
DeviceAddress currentHeating = { 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00 };
DeviceAddress returnHeating = { 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00 };
DeviceAddress heaterTemperature = { 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00 };