Clever Geek Handbook

So sparen Sie Energie mit BARY: Smart Home





Ich denke, jeder moderne Mensch hat sich mindestens einmal gefragt: Wie viel kann man fĂŒr solche Abfallrechnungen fĂŒr eine Gemeinschaftswohnung bezahlen ?! Hier bin ich - keine Ausnahme. Licht, Gas, Heizung, Wasser, Miete, Aufzug, Beseitigung fester AbfĂ€lle usw. usw.



Einer der GrĂŒnde (bei weitem nicht der letzte) bei der Erstellung der BARY-Anwendung war die Möglichkeit, Statistiken zu sammeln, zu analysieren und den Energieverbrauch zu senken. Europa ist lĂ€ngst in ein Regime der Gesamtwirtschaft ĂŒbergegangen. Ich denke, dieses Schicksal wird uns nicht umgehen. Daher ist es definitiv nicht ĂŒberflĂŒssig, sich im Voraus darauf vorzubereiten.



Ich schlage vor zu ĂŒberlegen, wie sich herausstellte, dass die Energiekosten zusammen mit BARY: Smart Home optimiert wurden.



Erste Schritte: Klimaanlage und Fußbodenheizung



Die erste Optimierung der Energiekosten bestand darin, den Einsatz von Fußbodenheizung und Klimaanlage in Ordnung zu bringen. Auch ohne eine detaillierte Analyse war klar, dass sie viel verbrauchen.



Heute haben nur die Faulen nicht ĂŒber die PrĂ€vention von Virusinfektionen geschrieben. Trotzdem ist Wiederholung die Mutter des Lernens. Der SchlĂŒssel zu gesundem antiviralem Wetter in einer Wohnung ist eine Temperatur von 18-24 ° C, eine Luftfeuchtigkeit von 40-60% sowie eine regelmĂ€ĂŸige BelĂŒftung.



Meine Klimaanlage schaltete sich im Sommer praktisch nicht aus. Im Winter passierte dasselbe mit der Fußbodenheizung. In Abwesenheit der EigentĂŒmer im Haus wurde die Klimaanlage nur gelegentlich ausgeschaltet (ich wollte nicht in das stickige Zimmer zurĂŒckkehren), und die warmen Böden nie. Die Rechnungen fĂŒr diese ganze Sache waren einfach kosmisch und die Temperatur war alles andere als ideal. Es war irgendwie unmöglich, alles vor dem Verlassen manuell auszuschalten: Es gab keine Zeit, dann wurde es einfach vergessen.



Die meisten HaushaltsklimagerÀte haben keine entfernten Lufttemperatursensoren (ich habe nur einen), d.h. Sie liefern ein bestimmtes Temperaturregime nicht genau. Sie können jedoch von jedem externen Sensor eingeschaltet werden, wenn die obere Temperaturschwelle erreicht und ausgeschaltet ist - wenn die untere erreicht ist. Dies war meine erste Automatisierung.



TatsĂ€chlich sieht es so aus: Die untere Schwelle ist auf 24,0 ° C und die obere auf 24,5 ° C eingestellt. Sobald die Temperatur in der Wohnung ĂŒber 24,5 ° C steigt, schaltet sich die Klimaanlage ein und arbeitet, bis die Temperatur unter 24,0 ° C fĂ€llt. Um zu verhindern, dass sich die Klimaanlage jede Minute ein- und ausschaltet, ist eine Bedingung fĂŒr die minimale Arbeits- und Ruhezeit festgelegt. Ich habe es fĂŒr 10 Minuten. Ich habe die Bedeutung empirisch ausgewĂ€hlt. In der Praxis lag die Temperatur jedoch immer im angegebenen Bereich.



In BARY sieht es so aus:





Abb. Die Regel zum Einschalten der Klimaanlage



Ich denke, es lohnt sich, genauer darauf einzugehen, was die im Beispiel gezeigte Regel bewirkt:



  • Der Zustand der Klimaanlage hat sich in den letzten 10 Minuten nicht geĂ€ndert.
  • Der Sicherheitsmodus ist ausgeschaltet.
  • Die Klimaanlage ist ausgeschaltet;
  • Der Schlafmodus ist deaktiviert (im Nachtmodus wird eine andere Regel verwendet).
  • , ( , . , );
  • ( , .. , );
  • ( , ).


Seit diesem Moment ist der Stromverbrauch der Klimaanlage um ein Vielfaches gesunken. Damit die Klimaanlage bei Abwesenheit der EigentĂŒmer nicht im Leerlauf arbeitet, wurde in BARY eine virtuelle SchaltflĂ€che erstellt, deren Status in der Automatisierung der Klimaanlage vorhanden war ("Sicherheit" aus dem obigen Beispiel). Dieselbe virtuelle Taste war fĂŒr den Nachtmodus ("Schlaf" aus dem obigen Beispiel), der ebenfalls in einer separaten Automatisierungsregel berĂŒcksichtigt und die Klimaanlage im leisesten Modus eingeschaltet wurde. Diese Tasten mussten zunĂ€chst manuell aktiviert werden.



Die Lösung fĂŒr die Automatisierung wurde in Form des Apple-Ökosystems gefunden. Ein Paket meiner GerĂ€te mit Homekit wurde implementiert und ein Apple TV wurde gekauft. Mit seiner Hilfe können Sie die Arbeit der Automatisierungsregeln in Homekit implementieren (Sie können auch ein iPad verwenden, aber ich hatte zu diesem Zeitpunkt noch kein iPad). In Homekit selbst werden Regeln erstellt: Die letzte Person verlĂ€sst das Haus; Die erste Person kommt nach Hause. Die virtuellen SchaltflĂ€chen in BARY wurden an diese Regeln angehĂ€ngt.





Feige. Regeln fĂŒr das automatische Aktivieren / Deaktivieren



Zuerst habe ich sogar Statistiken gefĂŒhrt, in denen die Anzahl der Minuten angezeigt wird, die die Klimaanlage pro Stunde arbeitet. Leider sind die Statistiken jetzt bereits verloren gegangen, aber die Betriebszeit der Klimaanlage wurde um fast ⅔ der ursprĂŒnglichen Zahl reduziert.



Identifizierung der Hauptverbraucher von ElektrizitÀt



Hauptmethoden fĂŒr die Verbraucheranalyse



Zu optimieren , um Kosten zu beginnen, ist es notwendig zu verstehen , wo die BlĂ€tter verwendet fĂŒr die meisten der ElektrizitĂ€t.

Ich denke, hier kann es verschiedene AnsÀtze geben:



  • Wir verwenden spezielle Module - Relais. ZusĂ€tzlich zu ihrer Haupt-Ein / Aus-Funktion verfolgen sie den Energieverbrauch der von ihnen angeschlossenen GerĂ€te.
  • Wir verwenden spezielle ZĂ€hler mit Stromwandlern.
  • Wir messen den Stromverbrauch selbst (z. B. mit einem Wattmeter) und geben den Durchschnittswert in BARY an (diese Methode ist völlig ungenau, es ist jedoch möglich, die Richtwerte zu berĂŒcksichtigen).


FĂŒr alle GerĂ€te außer Fußbodenheizung habe ich installiert: Deckensteckdosen von Blitzwolf, Module in Shelly 13 Uhr / Aqara-Relaismodul / Fibaro Double Switch 2-Steckdosen. Vielleicht gab es noch etwas, an das ich mich jetzt nicht mehr erinnere.

FĂŒr die Fußbodenheizung habe ich Messungen basierend auf dem Status ihrer Arbeit und den durchschnittlichen Verbrauchsraten vorgenommen (nur der dritte, nicht sehr genaue Weg).



In den GerÀteeinstellungen gibt es ein spezielles Feld zur Angabe des Energieverbrauchs (Stromverbrauch):





Abb. Einstellen der Stromverbrauchsparameter fĂŒr das GerĂ€t



Der Gesamtstromverbrauch wurde mithilfe der Wemos D1-Karte und einer einfachen Skizze vom Eingangsmesser ermittelt:



Der Quellcode fĂŒr diese Skizze 
#include <Wire.h> 
#include <EEPROM.h>
#include <ESP8266HTTPClient.h>
#include <ESP8266WiFi.h>
#include <ArduinoJson.h>

#define WIFI_SSID "****"
#define WIFI_PASS "****"
#define API_URL "http://192.168.1.33/api/post-data"

volatile unsigned int state = 0;
volatile unsigned int kWh = 0;
volatile unsigned int blinked = 0;

int impulse = 3200;
int eeAddress = 0;
unsigned int lastMillis = 0;
int counter = 0;
int blinkMin = 10;
int timeout = 15000;
int PIN = D8;

void setup()
{
  state = impulse;

  EEPROM.begin(512);
  counter = EEPROM.read(eeAddress);
  EEPROM.write(eeAddress, counter + 1);
  EEPROM.commit();

  pinMode(PIN, INPUT_PULLUP); 
  
  attachInterrupt(digitalPinToInterrupt(PIN), blink, RISING);

  Serial.begin(115200);
  Serial.println(F(" "));

  connectWiFi();
}

void connectWiFi() 
{
  WiFi.begin(WIFI_SSID, WIFI_PASS);
  while (WiFi.status() != WL_CONNECTED) {
    delay(500);
    Serial.println("WiFi: Waiting for connection");
  }
  Serial.println("WiFi: connected");
}

float roundEx(float value, int digits) 
{
  int newValue = value * pow(10, digits);
  return (float) newValue / pow(10, digits);
}

void loop()
{
  if (blinked >= blinkMin && millis() - lastMillis > timeout) {
    float divider = (float) impulse * (millis() - lastMillis) / 1000 / 3600;
    float power = blinked / divider;
    float kWhFloat = kWh + (float) (impulse - state) / impulse;

    Serial.print(F("sec="));
    Serial.print(millis() / 1000);
    Serial.print(F("; time="));
    Serial.print((millis() - lastMillis) / 1000);
    Serial.print(F("; blinkMin="));
    Serial.print(blinked);
    Serial.print(F("; state="));
    Serial.print(state);
    Serial.print(F("; kWh="));
    Serial.print(kWhFloat, 3);
    Serial.print(F("; power="));
    Serial.print(power, 3);
    Serial.println(F(" "));
    blinked = 0;
    lastMillis = millis();

    if (WiFi.status() == WL_CONNECTED) {
      StaticJsonBuffer<300> JSONbuffer;
      JsonObject& JSONencoder = JSONbuffer.createObject();
      JSONencoder["device"] = "main_counter";
      JSONencoder["function"] = "counter";
      JSONencoder["counter"] = counter;
      JSONencoder["power"] = power;
      JSONencoder["usage"] = kWhFloat;
      char JSONmessageBuffer[300];
      JSONencoder.prettyPrintTo(JSONmessageBuffer, sizeof(JSONmessageBuffer));
      Serial.println(JSONmessageBuffer);

      HTTPClient http;
      http.begin(API_URL);
      http.addHeader("Content-Type", "application/json");
      int httpCode = http.POST(JSONmessageBuffer);
      String payload = http.getString();
      Serial.print(httpCode);
      Serial.print(" ");
      Serial.println(payload);
      http.end();
    } else {
      connectWiFi();
    }
  }
}

void blink()
{
  detachInterrupt(digitalPinToInterrupt(PIN));
  attachInterrupt(digitalPinToInterrupt(PIN), lowInterrupt, FALLING);
  state--;
  if (state == 0 || state > impulse) {
     kWh++;
     state = impulse; 
   }
   blinked++;
}

void lowInterrupt(){
  detachInterrupt(digitalPinToInterrupt(PIN));
  attachInterrupt(digitalPinToInterrupt(PIN),  blink, RISING);
}




Jeder StromzĂ€hler hat einen Impulsausgang, der von einer LED dupliziert wird. Wenn die LED blinkt, ist der Impuls vergangen. Wenn Sie ein GerĂ€t wie ein Arduino an den Impulsausgang anschließen, können Sie die Anzahl der Impulse zĂ€hlen. Die Skizze sendet alle 15 Sekunden eine POST-Anfrage mit den aktuellen Messwerten in BARY (jedoch nicht hĂ€ufiger, als eine ausreichende Anzahl von Impulsen erfasst wird) (ich kann mich nicht erinnern, warum das GerĂ€t selbst auf den Server klettert und nicht umgekehrt, in diesem Moment schien es praktisch). ... Die Impulse werden bei Interrupts gelesen, und das seltsame AnhĂ€ngen / Trennen-Schema wird implementiert, um KontaktsprĂŒnge zu unterdrĂŒcken. Es gab keine Fehlalarme.



Identifizierung und Analyse anderer elektrischer Verbraucher



Wenn im System ein HauptzÀhler verwendet wird, werden Stromverbraucher ohne ZÀhler in der Statistik als unbekannt angezeigt:





Abb. Schlecht detaillierte Energieverbrauchsstatistiken



Nachdem ich die offensichtlichen Hauptverbraucher identifiziert und genug mit Homebrew-Skizzen gespielt hatte, stellte ich fest, dass es in der Klassifizierung „Unbekannt“ zu viele Verbraucher gab. Es wurde beschlossen, schwere Artillerie abzufeuern : den WB-MAP12H- MehrkanalzĂ€hler . Dadurch konnten die „unersĂ€ttlichsten“ Leitungen identifiziert und der Energieverbrauch noch stĂ€rker differenziert werden.



Der grĂ¶ĂŸte Teil der Ausgaben entfiel auf Klimaanlage (im Sommer), Fußbodenheizung (im Winter), Verschnaufpause (im Winter), Computer und Multimedia. Und ja, der Wasserkocher, der immer so laut und puffig funktioniert, erwies sich als fast der hĂ€ufigste Verbraucher.



Die Stromverbrauchsstatistik nach Kategorien in BARY kann auf der





Registerkarte „Ereignisse“ - „Statistik“ angezeigt werden . Detailliertere Statistiken zum Energieverbrauch.



Sehr praktisch: Wenn der Verbrauch fĂŒr eine der Kategorien den Durchschnitt ĂŒberschreitet, wird die Kategorie rot hervorgehoben. Wie "Klimaanlage" im Bild oben. Durch AusfĂŒllen dieser Zeile kann der Wert des Überschusses als Prozentsatz des Durchschnitts beurteilt werden.



Sie können auch sehen, woraus die Statistiken fĂŒr eine bestimmte Kategorie bestehen:





Abb. Detaillierte Statistiken nach GerÀt



So vermeiden Sie Datenverdopplungen



Wenn Sie eine Reihe von GerĂ€ten zur Analyse des Stromverbrauchs verwenden - einen ZĂ€hler in einer Steckdose + einen GesamtzĂ€hler pro Leitung - werden die Messwerte dupliziert. Mit BARY können Sie eine Eltern-Kind-Hierarchie erstellen. Es wird folgendermaßen implementiert: FĂŒr die GerĂ€te selbst stellen wir die Verbrauchskategorie und den ĂŒbergeordneten ZĂ€hler ein (siehe Abbildung "Energieverbrauchsparameter fĂŒr das GerĂ€t einstellen").



Ein ĂŒbergeordneter ZĂ€hler wird benötigt, wenn ein ZĂ€hler die gesamte Leitung und der zweite einen bestimmten Ausgang zĂ€hlt. Beim Anzeigen von Statistiken werden die Messwerte dieser Steckdose von den Messwerten des ĂŒbergeordneten MessgerĂ€ts abgezogen, und die Daten werden nicht dupliziert. Wenn wir Messwerte vom vorgelagerten ZĂ€hler und bestimmten Punkten ablesen, wird ein Teil der Kosten (Kosten der Stromverbraucher, die zu den Leitungen des vorgelagerten ZĂ€hlers gehören, aber nicht mit einem speziellen ZĂ€hler an den Steckdosen hĂ€ngen) in der Statistik als unbekannt angezeigt. (siehe Abb. "Niedrig detaillierte Statistiken des Energieverbrauchs")

Die Verschachtelung selbst ist in keiner Weise eingeschrÀnkt. Zum Beispiel verwende ich ein Schema von bis zu 4 AnhÀngen.



Und was kann ich jetzt tun?



Nehmen wir an, wir sind mit dem Unbekannten fertig. Wie können wir jetzt mit dem Sparen beginnen? NatĂŒrlich hat jedes Smart Home seine eigenen Besonderheiten. Aber hier sind einige allgemeine Arbeitsrichtlinien.



Szenarien verlassen, nach Hause gehen / nach Hause kommen



Ich empfehle dringend, ein Szenario fĂŒr das Verlassen des Hauses einzurichten! Es scheint banal zu sein, aber es funktioniert sehr gut. In diesem Szenario wird alles deaktiviert, was möglich ist. Das Return-Home-Skript bringt dementsprechend alles in den Arbeitsmodus zurĂŒck.





Feige. Liste der GerÀte, die beim Verlassen des Hauses ausgeschaltet werden sollen



Gute Nacht Szenario



Haben Sie sich jemals gefragt, wie viel ein Standby-GerÀt verbraucht? Einfach an eine Steckdose angeschlossen? Ich ja. Einfahren, also fahren =)

Zum Beispiel verbraucht eine Klimaanlage, die einfach im Auslass gelassen wird, 1,4 W * h. Es stellt sich heraus, 1,4 W * h * 24 Stunden * 30 Tage = 1 KW * h pro Monat und funktioniert mindestens ein halbes Jahr lang nicht.

NatĂŒrlich ist die Figur klein. Die Kostenoptimierung mit dem Smart Home-System kostet uns jedoch nichts. Und es gibt möglicherweise mehr als ein und nicht fĂŒnf solcher "wartenden" GerĂ€te im Haus. Fernseher, Spielekonsolen, Computer und andere GerĂ€te. Je mehr GerĂ€te, desto mehr Verbrauch.





Feige. Liste der GerÀte, die im Ruhemodus getrennt werden sollen



Temperaturmodus



Wir stellen das Temperaturregime der Fußbodenheizung auf das zulĂ€ssige Minimum ein. Im Badezimmer ist die Temperatur beispielsweise auf 26 ° C eingestellt. Dies ist eine vollkommen akzeptable Temperatur, und fĂŒr diesen Modus wird nicht viel Energie aufgewendet. Wenn die Luftfeuchtigkeit ĂŒberschritten wird (jemand duscht), erhöhen wir die Temperatur (wĂ€hrend der Dusche haben die Böden normalerweise Zeit, sich um 2-3 Grad aufzuwĂ€rmen).



In anderen RĂ€umen schalten wir den beheizten Boden mithilfe eines Bewegungssensors automatisch ab (warum den Boden heizen, wenn sich niemand im Raum befindet?).



Wenn separate elektrische Heizungen verwendet werden, binden wir deren Betrieb auch an den Temperatursensor (wie bei einer Klimaanlage). Wenn eine EntlĂŒftung vom Typ „Tion“ verwendet wird, versuchen wir im Sommer, so wenig Luft wie möglich in den Raum zu lassen (es ist heiß und dies ist eine zusĂ€tzliche Arbeit fĂŒr die Klimaanlage), im Winter - das gleiche gilt fĂŒr kalte Luft (die EntlĂŒftung selbst erwĂ€rmt sie).



Es werde Licht! Aber nur geschÀftlich



Wenn die Beleuchtung in Badezimmern, Umkleidekabinen, LagerrĂ€umen und Ă€hnlichen RĂ€umen noch manuell ein- und ausgeschaltet wird, binden wir sie an einen Bewegungssensor. Auf diese Weise werden Sie nie vergessen, das Licht auszuschalten! Nun, Sie mĂŒssen nicht in der KĂŒche neben dem MitternachtskĂŒhlschrank im Dunkeln nach einem Schalter suchen. DarĂŒber hinaus ist dies nicht schwierig - Ali verfĂŒgt ĂŒber eine Reihe von Switches, die ĂŒber Wi-Fi / ZigBee / 433 MHz funktionieren, einschließlich solcher ohne Nulllinie.



Wenn Sie immer noch GlĂŒhlampen, Halogen und andere gefrĂ€ĂŸige Lichtquellen verwenden, wissen Sie:



Am 23. November 2009 wurde das Bundesgesetz Nr. 261-FZ "Über Energieeinsparung" erlassen, das vorsah, dass GlĂŒhlampen mit einer Leistung von 100 Watt oder mehr ab dem 1. Januar 2011 fĂŒr die Produktion und den Verkauf verboten werden und ab dem 1. Januar mit einer Leistung von 75 Watt oder mehr aufgehoben werden 2013.



Es ist Zeit darĂŒber nachzudenken, auf wirtschaftlichere umzusteigen - LED- und energiesparende.



Bei gleichem Lichtstrom von 1200 lm verbraucht eine GlĂŒhlampe 100 W, fluoreszierend / energiesparend - 25-30 W und LED - etwa 10 W. Außerdem ist die Lebensdauer von LED- und Energiesparlampen viel lĂ€nger als die einer GlĂŒhlampe.



Wir hatten kĂŒrzlich einen Automatisierungsfall, in dem GlĂŒhlampen im Edison-Stil verwendet wurden. Mehr als 40 Lampen mit jeweils 60 W. Nachdem wir einen Monat lang Statistiken ĂŒber den Energieverbrauch erstellt hatten, stellten wir ohne Überraschung fest, dass mehr als ein Drittel der Stromrechnung auf diese Lampen entfiel. Alle Lampen wurden sofort durch Ă€hnliche, aber LED ersetzt. Sie haben sich sehr schnell ausgezahlt.



Epilog



WĂ€hrend der 5-jĂ€hrigen Arbeit an Ihrem Smart Home haben sich viele Szenarien und Automatisierungen verbessert und wesentliche Änderungen erfahren. Energieeinsparung ist zu einer angenehmen Gewohnheit geworden. Jetzt ist es schwer vorstellbar, dass die Fußbodenheizung von morgens bis abends gebraten wird und die Klimaanlage stĂ€ndig summt. Das Wetter im Haus ist angenehm und die Bezahlung fĂŒr Licht ist fĂŒr Auge und Geldbeutel angenehm. BARY auf der Hut, um Ressourcen zu sparen!



Ich hoffe, Sie fanden dieses Material nĂŒtzlich. Wenn Sie eigene Beispiele fĂŒr die Optimierung der Stromkosten haben, teilen Sie in den Kommentaren mit, was und wie Sie automatisiert haben. Und schließen Sie sich auch unserer Gruppe in VK und Telegrammen an !


More articles:


All Articles