Сколько стоит умный дом? Рассказываю, как строил свой и что получилось за 1000 руб./м² Часть2

Я перепробовал все возможные алгоритмы управления всем этим. И ПИД регулирование + медленный ШИМ, и интеграл считал температуры по времени. Дом у меня каменный, и тепловые процессы настолько инерционные, что ПИД при любых значениях коэффициентов и периода регулирования превращается в режим On/Off, да и остальные алгоритмы тоже.

Пришел к такому алгоритму. Покажу на примере. Расчетная температура в комнате 24°С. Теплые полы включаются при 23.9°С, выключаются при 24.1°С. Радиаторы включаются при 23.5°С, выключаются при 23.9°С. Результат меня очень устраивает — точность поддержания температуры в пределах +/- 0.5°С И температура поверхности пола выше, чем при других режимах регулирования. И радиаторы включаются только тогда, когда это действительно нужно.

Если в помещении только радиатор, то он управляется как теплый пол в примере выше: 23.9°С/24.1°С.

Для управления термоэлектрическими приводами я купил модуль МУ110-16К от ОВЕН. У него есть встроенный ШИМ, который я планировал использовать, поэтому и выбрал. Сейчас выходы модуля работают в режиме On/Off.

В большинстве помещений в ночное время температура снижается, в среднем на 4°С. В разных помещениях — по-разному и в разное время, поскольку мы (члены семьи) в разное время ложимся спать и встаем. К моменту пробуждения температура уже комфортная. Время прогрева каждого помещения хорошо видно на графиках, я его учитываю в скриптах управления термоэлектрическими приводами.

Если дом остается на длительное время без людей (отпуск), то отключается вентиляция и температура снижается до специально установленных значений. У нас много комнатных растений, и эта температура оптимальна для них. Для монстеры и гибискуса, например, температуру снижаем до 20°С. Нет растений — снижаем до 16. Для повышения энергоэффективности мы на время отпуска группируем растения по комнатам в соответствии с требуемым температурным режимом.

Если температура в помещении ниже уставки в течение длительного времени, отправляется уведомление.

Датчики температуры, установленные на "обратках" контуров теплых полов, оказались как бы не при делах. Но не совсем. Я использовал их показания при настройке расхода в контурах теплых полов — крутил балансировочные вентили и привел значения перепада температур между подачей и обраткой на каждом контуре в соответствие расчетам. Думал еще настроить алармы при сильном отклонении температуры обратки от расчетной (например, что-то "приехало" в балансировочный вентиль). Но руки за все это время не дошли — значит, и не нужно. Хотя периодически поглядываю на соответствие температур расчетным значениям, особенно после летнего простоя.

Котельная

Благодаря наличию техподполья котельная получилась очень компактной.

В центре газовый конденсационный котел, слева — бойлер косвенного нагрева, справа — резервный электрокотел. Емкость внизу — самодельный нейтрализатор конденсата котла. Циркуляционный насос — это контур теплых полов, циркуляция через приборы отопления и бойлер за счет насосов котлов.

Сам циркуляционный насос с электронным регулированием, и это важно. У меня система с переменным расходом: могут быть открыты все девять теплых полов, а может и только один. Этот насос способен поддерживать правильный перепад давления во всем диапазоне расходов.

Контроль загазованности природным и угарным газами, а также управление главным газовым клапаном (ГГК) осуществляет тоже WB. Датчики загазованности используются от Seitron с сухим контактом.

При загазованности закрывается ГГК и отправляется уведомление. Сигнализаторы загазованности оснащены очень громкими "пищалками", поэтому никаких дополнительных сирен я не предусматривал. Также сигнализаторы при сработке не дадут открыться ГГК без вмешательства человека, так что соответствие требованиям безопасности полное.

При снижении давления газа блокируется газовый котел, включается электрический. Появился газ — наоборот. При включении электрокотла работают все функции котельной, так что при желании газовый можно отключить (для ремонта, например).

Также контролируется давление теплоносителя. Если давление падает до Уставки 1, отправляется уведомление. До Уставки 2 — блокируется циркуляционный насос. Котлы оснащены собственными датчиками давления, поэтому их я не блокирую.

В котле стоит модуль расширения, у него две функции: первая — реле аварии котла, вторая — внешнее задание уставки температуры сигналом 0…10В.

Если газовый котел не зажегся по любой причине — срабатывает реле, включается электрический котел, газовый блокируется, отправляется уведомление. Для задания уставки я использовал модуль аналоговых выходов WBE2-AO-10V-2. Уставку температуры газового котла в режиме отопления вычисляет WB по "забортной" температуре и выдает нужное напряжение. 0В - выключить, 10В - максимальная температура, промежуточные значения интерполируются.

Сейчас у Wiren Board есть модуль расширения WBE2-I-EBUS, который работает с котлами Vaillant, и который сильно дешевле модуля расширения котла. Но тогда его не было.

У модулируемых газовых котлов есть одна проблема. Если тепловая нагрузка котла меньше его минимальной мощности (котлы не могут снижать мощность менее ⅓), то он начинает тактовать, то есть отключаться по превышению температуры уставки, быстро остывать и снова включаться. Такой "дерганый" режим работы сильно снижает ресурс котла. Подбором мощности котла проблему не решить — для ГВС (в режиме наполнения ванны) нужно минимум 24 кВт, а это сильно больше, чем нужно системе отопления.

Я с тактованием борюсь так. Определяю (не вручную, конечно, в скрипте), в каких помещениях нужен нагрев. Зная теплоотдачу расположенных в них приборов отопления и теплых полов, вычисляю требуемую мощность котла. Котел у меня работает в диапазоне от 8 до 24 кВт. При тепловой нагрузке ниже 8 кВт я котел блокирую, чтобы он не тактовал. Понятно, что в части помещений при этом температура снизится больше, чем на гистерезис, пока не накопятся нужные 8 кВт. Но на практике это в пределах одного градуса и почти не ощущается. Такой алгоритм сильно увеличивает ресурс дорогого газового котла. Особенно сейчас, когда стоимость запчастей стала запредельной.

А вот в санузлах я подогрев полов в момент блокировки газового котла не отключаю, в этих помещениях даже полградуса чувствуются. В момент блокировки газового котла я закрываю все приводы на теплых полах и радиаторах (кроме санузлов) и включаю электрокотел. Тепловая нагрузка санузлов менее 1 кВт, так что электричества много не потрачу.

В контуре теплых полов поддерживается температура в 47°С. Контроллер Wiren Board осуществляет ПИД регулирование 3-ходовым смесителем по тому алгоритму, который я подробно описал в статье про вентиляцию. Для управления электроприводом использую WBIO-DO-SSR-8 + твердотельные реле от КИППРИБОР. Импульсы на вентиль идут достаточно часто, механическое реле быстро износится, поэтому использованы твердотельные реле.

Управление бойлером элементарное, по гистерезису. Бойлер имеет приоритет над системой отопления, то есть в момент нагрева система отопления блокируется (черный трехходовой привод на фото котельной). Котлу выдается максимальная уставка температуры. Если газовый котел заблокирован по давлению газа или неисправен, то включается электрический.

Раз в неделю бойлер прогревается до 65°С на один час ночью для борьбы с легионеллой.

Вот и все. Компактная котельная — компактное описание.

Освещение

Тут все еще проще. Все выключатели кнопочные, то есть без фиксации.

Обычные (не сценарные) выключатели подключены к входам релейных модулей WB-MR6LV/I и управляют ими напрямую. Нажатия этих выключателей в скриптах не обрабатываются.

Остальные выключатели сценарные, они подключены к модулям дискретного входа WBIO-DI-DR-16 (сейчас вместо него выпускается WBIO-DI-WD-14). У этих модулей минимальное время отклика на нажатие. Они, что естественно, запускают сценарии. Поскольку в части сценариев мне нужны явные команды ("включить", "выключить", "больше", "меньше"), я использовал выключатели для управления жалюзи.

В выключателе два контакта, один для "вверх", второй для "вниз", при нажатии на среднюю клавишу замыкаются оба. Среднюю клавишу я не использовал. Клавиша "вверх" — это всегда команда "включить" или "больше", "вниз" — "выключить" или "меньше".

Пример сценарных выключателей — это "проходные" выключатели. Например, если я выхожу из спальни, я в спальне включаю транзитный выключатель, который включает свет в коридоре второго этажа и на лестнице. У лестницы на первом этаже есть второй транзитный выключатель, который свет выключит. Когда ты еще в комнате, ты не видишь, горит свет в коридоре или нет. А тут нажал кнопку "вверх", и уверен в результате.

В спальнях есть мастер-выключатели, которые при длительном нажатии выключают свет во всем доме. Это на случай, если в доме ты остался один.

При включении режима "Все ушли" в приложении весь свет отключается, включается уличное освещение на 10 минут и включается охранная сигнализация.

Свет в санузлах горит не более часа. Такое вот мое самодурство (на самом деле, регулярно забываем выключать свет в санузле с окном).

В комнате сына освещение светодиодное, управляется через WB-MRGBW-D (современная модель - WB-LED).

Работает в режиме RGB+W. С цветовыми гаммами сын поигрался месяц, и надоело. Все остальное время работает белый свет в режиме вкл/откл.

Потолочные вентиляторы

В спальнях и кабинете установлены потолочные вентиляторы (см. фото выше). Неплохая альтернатива кондиционерам, рекомендую, реально спасают. Оснастить дом кондиционерами мне было не по карману.

Я не стал использовать "родные" панели управления вентиляторов — они не подходят по дизайну. Управляю вентиляторами при помощи релейных модулей WBIO-DO-R10A-8. Для регулирования оборотов последовательно с обмоткой двигателя подключаются конденсаторы — это и делает релейный модуль.

Для отдачи команд использую те же выключатели для рольставней, но другого цвета (серые) — чтобы не путать с "проходными" выключателями.

Клавиша "вверх" увеличивает скорость на ступень,клавиша "вниз" уменьшает на ступень вплоть до выключения.

Была мысль зимой включать автоматически вентиляторы на малых оборотах перед включением приборов отопления, чтобы опустить более теплый воздух вниз, но руки не дошли.

Охранная сигнализация

Как я уже говорил, охранная сигнализация пока не востребована, — КОВИД привел к тому, что мы все стали работать удаленно, и дом без людей практически не остается. Но монтаж почти закончен, не установлены только датчики (поэтому нет фото).

На дверях и окнах будут установлены адресные герконовые датчики, рядом с окнами, — адресные датчики разбития стекла. Все оборудование от БОЛИД, все подключено к сети ДПЛС.

Будет интеграция с системой отопления: если в помещении открыто хоть одно окно — помещение переходит в режим защиты от замерзания (поддерживается +10). Как только температура в помещении опуститься ниже уставки - мы получим уведомление. В приложении предусмотрен дашборд с состоянием окон и дверей, чтобы можно было посмотреть, где что открыто.

При срабатывании датчика в режиме охраны уйдет оповещение на телефоны. Когда установим усилитель и акустику (все кабели уже на месте), включим и громкоговорящее оповещение. Планирую еще всем светом в доме мигать часто, чтобы нагнать жути и чтобы соседи обратили внимание. Тут только есть одно опасение, случайная ночная сработка — и вся семья с инфарктом.

Пожарная сигнализация

Во всех помещениях установлены адресные дымовые датчики от БОЛИД. Все подключены к ДПЛС. При срабатывании громкоговорящее оповещение в доме через аудиосистему + оповещение на телефоны + отключение вентиляции + закрытие главного газового клапана.

Уличные розетки

При температуре воздуха на улице ниже +5 включаются уличные розетки. Мы используем это в момент высадки уличной рассады (для теплиц отдельная система). Бросаем удлинитель к ближайшей розетке и ставим тепловентилятор, сверху укрываем пленкой на растяжках, выключаем розетки. Будет заморозок — включится автоматически.

Есть еще кнопка "Новогодний режим". В Новый год в уличные розетки включаются гирлянды. Даже если их включить одновременно, со временем их цветовой узор разбегается. В "Новогоднем режиме" раз в час происходит отключение питания на секунду, чтобы гирлянды вновь синхронизировались.

Противообледенительная система

Дом, конечно, не самолет. Но лед в водостоках — это проблема. К счастью, легко решаемая при помощи греющих кабелей. Сами греющие кабели я еще не смонтировал, но автоматика управления ими готова, и питающие кабели проложены. Алгоритм простой: измеряем температуру на улице, если есть угроза образования льда — включаем кабели, нет — отключаем.

Еще один греющий кабель я проложил внутри трубы, идущей в скважину, на участке от дома до скважины. Глубина там небольшая. Грунт сверху я утеплил, но сомнения были. Опыт показывает, что сомневался зря — этот кабель я ни разу не включал. Но если что — всегда готов.

Теплицы

Домом автоматика не ограничивается, есть еще сад, а в саду — теплицы. В теплицах есть инфракрасные лампы, лампы досвечивания и полив. Всем управляет WB через модули ввода/вывода. Инфракрасные лампы уже отработали два сезона, а досвечивание и полив — в процессе монтажа.

Инфракрасные лампы поддерживают необходимую температуру в случае заморозков (у нас и в июне снег выпадал).

Лампы досвечивания будут работать по астрономическому таймеру — удлинять световой день рассаде. Можно будет их включить и вручную в хмурые дни.

Устанавливать бочки для самотечной системы полива мне не хотелось — трудоемко, да и выглядит так себе. Я сделал полив напорным, от домашнего водопровода, с подмесом горячей воды в холодную при помощи регулятора температуры прямого действия.

Сам регулятор стоил меньше 3 000 руб. Да, на подогрев воды уходит газ, но затраты эти невеликие и меня полностью устраивают. Перестанут устраивать — переделаю.

В теплицах для полива проложены PP-R трубы с отверстиями 0.8 мм (как я этот диаметр высчитывал - отдельная история). На каждой трубе установлен соленоидный клапан.

В доме на трубе, идущей на полив, установлен кран с электроприводом и водосчетчик с импульсным выходом. Полив будет вестись по расписанию. Для каждой грядки задаются дата, время начала полива и объем воды. При наступлении этого времени открывается общий кран и соответствующий соленоид. Когда водосчетчик отсчитает нужное количество воды, этот соленоид закрывается, открывается следующий и т.д. После окончания полива закрывается кран с электроприводом. Два сезона мы этот алгоритм обкатывали: краны крутили вручную, на счетчик смотрели глазами — результат получился супер:

В дальнейшем планируем сделать такой полив везде. Нам просто очень нравится песня из детства: "Вкалывают роботы, счастлив человек…". Вот и пусть вкалывают. Ну а если серьезно, сад является проблемой. Тебе надо каждый день чего-то там поливать, то есть летом куда-то отъехать на недельку нереально. Но если дом умный — нет никаких проблем, едь куда хочешь. А урожай соседи соберут

Предусмотрен и полуавтоматический режим полива. В этом случае вводим в приложении объем воды, нажимаем "Старт" -> общий кран открывается -> водосчетчик отсчитывает заданный объем -> общий кран закрывается. Очень удобно для ручного полива кустов. И не только кустов.

Интерфейс пользователя

Всю аналитическую работу я провожу во встроенном веб-интерфейсе контроллера, его возможностей мне вполне хватает:

Аварийно-предупредительные уведомления приходят в группу в Telegram:

Средствами мессенджера я настроил для сообщений из этой группы специальный рингтон — так уведомления сразу обращают на себя внимание.

Для управления домом с мобильных устройств я использовал бесплатную программу IoT MQTT Panel:

Реклама внизу — плата за бесплатность. У меня небольшой экран, но даже на нем все понятно. Когда куплю себе что-то более приличное, будет вообще шикарно. Вообще, наличие MQTT брокера на борту контроллера Wiren Board сильно упрощает вопрос интерфейса с пользователем — есть и платные, и бесплатные программы, "заточенные" на работу с MQTT. Их не очень много, но они есть.

Удаленный доступ

Во внутренней сети дома (включая уличную Wi-Fi сеть) никаких ограничений нет — все абоненты имеют полный доступ к WB.

Защищенный доступ из Интернет я сделал как в этой статье. Теперь не имеет значения, где я нахожусь — у меня полный доступ к управлению домом. Бывает, что кто-то из домашних не слышит звонка телефона — приходится помигать светом, чтобы обратить внимание. Не поможет — отопление выключу

И жена спокойна во время моих командировок — знает, что я всегда подключусь, разберусь и скажу, что сделать, если что-то идет не так. Буквально недавно меня разбудил аларм "Температура ГВС вне нормы!". Подключился, посмотрел — да, бойлер перегрет, но котел уже в режиме отопления. Глянул график изменения температуры — так совпало, что к моменту включения дезинфекции бойлера он только-только нагрелся, и "выбег температуры" после отключения нагрева оказался на градус выше того значения, которое я установил как пороговое для аларма. За несколько лет работы такого не происходило ни разу. Ок, учтем, тут же повысил на пару градусов уставку для аларма, написал в телеграм группу, что все Ок — инцидент исчерпан, выводы сделаны.

И сколько же это стоит

Вы уже, наверное, уже поняли, что я жуткий зануда и педант. Я знаю с точностью до копейки, сколько за что я заплатил. Все свои затраты я записывал не из любви к искусству, а по причине дефицита бюджета. Стройка как дырявая лодка. Ты постоянно вычерпываешь воду, она постоянно прибывает. И никогда не знаешь, что случится раньше — доплывешь или силы иссякнут. Не будешь считать — точно утонешь. Ну это так, лирика.

Давайте к фактам. Все расходы на мой умный дом и интегрированные с ним системы я свел в таблицу. Все это я покупал в 2017 - 2020 гг., коэффициент инфляции прикиньте сами.

Основные силовые кабели и провода учтены в разделе ЭО, там же стоимость шкафа, в который все монтировалось. Витая пара вся учтена в СС. В ОПС учтены кабели на ДПЛС. В АК — только специфичные кабели. А материалы — это все, что нужно для монтажа, от саморезов до кабельных каналов.

Система	Стоимость, руб
Система	Оборудование	Провода и кабели	Материалы	Итого
ЭО	105 741	53 624	60 490	219 855
ОПС	19 582	5 936	328	25 846
СС	13 316	5 610	322	19 248
АК	161 690	271	6 221	168 182
Всего:				433 131

Много? Мне кажется, нет. Будь мой дом не умным, он был бы дешевле на 168 182 руб. - остальные системы стоили бы примерно те же деньги. В общей стоимости дома это меньше 3%. Да, я сэкономил бы кучу своего времени, но мне все это было интересно и приносило удовольствие. Люди на хобби и не такое время тратят.

Что дальше

С высоты четырехлетнего опыта жизни в умном доме можно сделать кое-какие выводы.

Гибкость

Главный вывод: если не имеешь опыта жизни в том, что строишь, то никогда заранее не предугадаешь, что для тебя окажется важным. Например, я никогда не предполагал, что буду жить в звенящей тишине. После жизни в шумном городе от тишины начинает звенеть в ушах. Холодильник грохочет, вентустановка воет. И таких нюансов очень много.

Поэтому просто купить и установить "коробочный" комплект умного дома не мой вариант — должна быть возможность легко его модернизировать, менять алгоритмы управления. В этом плане WB меня полностью устраивает. Да, пришлось повозиться с изучением языка программирования, но теперь я могу сделать ПРАКТИЧЕСКИ ВСЕ, что придет в голову. И у меня появился мощный скилл, который точно не помешает в нашей очень нестабильной (особенно в последнее время) жизни.

Стационарные панели

Я не планировал развешивать по дому панели управления. Думал, что смартфон, который есть у каждого, и будет терминалом между пользователем и домом. Подключайся к сети, устанавливай приложение, смотри, управляй… Но есть одно но!

Использование телефона требует осмысленных действий: перестать думать о том, о чем думаешь + активировать телефон + переключиться на IoT MQTT Panel + дождаться, пока прогрузится… Лично меня это парит. Я, как уже говорил, конструктор, занят умственным трудом. Для меня ценно состояние сосредоточенности — в нем я работаю максимально эффективно. В этом состоянии я могу ходить по лестнице. Могу пойти попить чаю. Могу даже посуду помыть. Могу потыкать пальцем в уже светящемся экране планшета. Я могу делать это все автоматически, "спинным мозгом", не теряя нить рассуждений. А вот описанные выше действия с телефоном приводят к потере сосредоточенности. Так же, как и диалог с Алисой, Сири или другим голосовым сервисом. Поэтому Алису я к дому "прикручу", благо с контроллером Wiren Board любые интеграции не являются проблемой, но только чтобы поиграться. А реальное управление будет с кнопок или других стационарных устройств.

И я не один такой, у меня вся семья такая. Поэтому теперь у нас есть планшет, всегда включенный в розетку, и на экране которого всегда работает IoT MQTT Panel. "Живет" он в гостиной. Я бы второй такой повесил на лестничной площадке 2 этажа, но тянуть кабель питания поверх обоев не хочется.

Датчики качества воздуха

Вот что точно снизит платежки за газ — это умное управление вентиляцией. В современных домах теплопотери через ограждающие конструкции (стены, окна…) примерно равны потерям тепла системой вентиляции. Вентустановки с рекуперацией тепла удаляемого воздуха — это здорово, но есть два больших НО.

Первое НО — это глобальное усложнение системы воздуховодов. При грамотной планировке помещений вытяжка получается очень компактная. А приточнные воздухораспределители надо ставить в центре помещений, а лучше — как можно дальше от вытяжных. Это много воздуховодов. Воздуховоды будут пересекаться — это потребует понижения потолка на дополнительные 150 мм. В двухсветном помещении идти воздуховодами можно только по стенам, значит, надо придумывать короба и как-то вписывать их в интерьер. Я продумывал разные варианты — очень геморройно.

Второе НО — стоимость самой вентустановки. С моей точки зрения — безумная. Если в доме есть газ, вентустановка не окупится никогда. Я подробно писал об этом в статье, в самом начале.

Сейчас я бы развесил во всех помещениях датчики WB-MSW v.3.и в холодное время года поддерживал значения CO2 и VOC между значениями "отлично" и "хорошо", включая/выключая вытяжной вентилятор. А в теплое время года вентиляция работала бы круглосуточно — пусть воздух будет идеальным. У меня, в принципе, так и работает, только с ручным периодическим контролем. А хочется с автоматическим постоянным.

Переносные датчики температуры

У меня гостиная большая (44 м2), да еще и двухсветная. Я разместил датчик на кухонном острове — это достаточно близко от центра комнаты. Тем не менее температура на диване отличается от показаний датчика больше, чем на градус. Причем, если радиатор в гостиной в конкретный момент времени работает, то на диване теплее, если нет — холоднее,то есть просто так значение датчика не скорректируешь. Как оказалось, комфорт именно на диване для меня наиболее важен — люблю смотреть фильмы. Проводной датчик к дивану не прикрутишь, поэтому я планирую приобрести WBE2R-R-LORA или WBE2R-R-ZIGBEE и какой-нибудь беспроводной датчик. А вот в остальных помещениях такой проблемы нет.

Рольставни

Насчет рольставней я задумался после статьи. Хоть у нас и не самый солнечный край, но летом солнца хватает. Возможность регулировать инсоляцию просто прекрасна. Причем, контролировать освещенность в комнате можно датчиком WM-MSW v.3, он это тоже умеет. Можно автоматически менять уровень закрытия рольставней — это несложно. Закрывать их ночью, чтобы спать в полной темноте. Блокировать дом, когда в нем никого нет. И зимой закрытие в темное время суток рольставней позволит существенно снизить теплопотери. М-да, мечта. Боюсь только, что когда посчитаю стоимость реализации, мечтать о них перестану.