Persoonlijke Webserver: verwarming: week II: boilersturing

Zelf aan de slag:

Sturing van de ketel (boilertemperatuur)

Week II

Reeds uitgevoerde werken in week I

Alle temperaturen (ruimtes, ketel en buitentemperatuur) kunnen gemeten worden, maar het oude systeem blijft 100% functioneel.

In deze fase gaan we de brander sturen via de computer. Eventueel een bypass-schakelaar voorzien zodat het systeem nog "normaal" kan blijven werken.

De werking van de circulatiepomp veranderen we voorlopig niet. We veronderstellen dat de pomp indirekt door de boiler gestuurd wordt: de pomp slaat aan als de brander ingeschakeld wordt en blijft dan nog een paar minuten verder draaien als de boiler uitgeschakeld wordt. Maak anders een tijdelijke schakeling met een relais met vertraging: de circulateur schakelt 10 seconden na de brander aan en schakelt 10 minuten na de brander uit.

Voorspelling temperatuur

Deze week gaan we de brander direct aansturen

Dit is een belangrijk punt, maar we hebben het voordeel dat we verfijningen kunnen aanbrengen aan het algoritme. Om de temperatuur te voorspellen werken we met twee waarden: een gemiddelde temperatuur (gemiddelde van de laatste 50 metingen) en een huidige temperatuur (gemiddelde van de laatste 5 metingen, dit om meetruis te vermijden). Om de 5 seconden voeren we een temperatuurmeting in indere ruimte. De gemiddelde temperatuur loopt dus 2 à 3 minuten achter op de effektieve temperatuur. Om de voorspelde temperatuur te bekomen, neem je de huidige temperatuur en tel je driemaal het verschil huidige — gemiddelde temperatuur bij. Als de temperatuur stabiel is, dan is het verschil ook nul, en wordt er niets bijgeteld. Daarmee voorspellen we de temperatuur van een gewone ruimte (slaapkamer, speelkamer). Voor een grote ruimte (grote living van meer dan 4 op 6 meter) gebruiken we 100 en 10 metingen, en voor de keteltemperatuur 30 en 3 metingen. Mocht de ketel te vaak aan- en afslaan, dan kunnen we gemiddelden gebruiken van 50 en 5 metingen, maar dit zijn details die besproken zullen worden in de afwerkingspagina.

In plaat van deze gemiddelde waarde kan je ook de formule gebruiken zoals uitgelegd is op de pagina over de berekening van de temperatuur (zie hoofdstuk 3: prediktie van de temperatuur). Dit is een meer complexere berekening die de veranderingen beter volgt, en die ook als voordeel heeft dat er geen tabel nodig is om de oude meetwaarden op te slaan.

In een latere fase zullen we de voorspelling verfijnen door rekening te houden met verschillende faktoren: kleine ruimtes warmen sneller op, en de temperatuur van de boiler zal langer blijven stijgen als de circulateur trager draait. Maar dit zijn onderwerpen voor week V.

Als we de temperaturen loggen (opslaan voor latere verwerking) slaan we de gemiddelde temperaturen op. Dit zijn namelijk de gevoelsmatige temperaturen.

Warmtevraag bepalen

De warmtevraag is hoeveel warmte er nodig is in een ruimte. Dit is de gewenste temperatuur min de voorspelde temperatuur. Overal waar we gaan regelen moeten we de voorspelde temperatuur gebruiken; deze houdt immers rekening met de aan de gang zijnde stijging of daling van de temperatuur. Om de totale warmtevraag te bepalen tellen we alle positieve warmtevragen op. Voorlopig werken we met een tabel dat we manueel ingevuld hebben.

Warmtevraag	Watertemperatuur
>0.1°C	35°C
>0.3°C	45°C
>1.0°C	55°C
>3.0°C	65°C

Deze bekomen watertemperatuur (totale warmtevraag 0.5°C, dus watertemperatuur 45°C) wordt dan bijgewerkt naargelang de buitentemperatuur.

Buitentemperatuur	Correctie
15 à 20°C	-10°C
10 à 15°C	-5°C
5 à 10°C	0°C
0 à 5°C	+5°C
-5 à 0°C	+10°C
-10 à -5°C	+10°C

Bij een buitentemperatuur van 12°C wordt de keteltemperatuur dus 40°C.
Een watertemperatuur van 40°C lijkt niet veel, maar de gewenste temperatuur is ook bijna bereikt, zodat er relatief weinig bijkomende warmte aangevoerd moet worden. Daarin schuilt juist het voordeel van het systeem: de keteltemperatuur wordt precies aangepast aan de warmtevraag (later zullen we zien dat we ook het vermogen van de circulateur aanpassen aan de warmtevraag).

Volgende week gaan we de snelheid van de circulatiepomp regelen. Dit is nodig omdat bij het origineel systeem het volledig huis continu verwarmd wordt. Als 's nachts enkel de kamers verwarmd worden is de circulateur overgedimensioneerd en zal het suisgeluiden produceren.

Sturing van de brander

De brander sturen we met een geïsoleerde triac. Een dergelijke triac heeft voldoende met 5V 20mA om te schakelen. Dit vermogen kan zonder probleem door de computervoeding geleverd worden. Eén harde schijf verbruikt evenveel als 25 opto-triacs. Ben je bang dat een triac-sturing de branderelectronika kan beschadigen, gebruik dan een dubbel geïsoleerde relais. Controleer of de relais niet teveel stroom vraagt: de K8055 kan maximaal 100mA leveren aan een relais van 24V (open collector-uitgangen). Op 12V moet de spoelweerstand meer dan 150Ω bedragen.

Een paar jaren geleden wou de ketel niet meer aanslaan in de herfst. De branderelectronika had het blijkbaar begeven tijdens de zomer (de bliksem was in de buurt ingeslagen). Had ik een dubbelpolige relais gebruikt in plaats van een (enkelpolige) opto-triac dan had ik dat probleem waarschijnlijk niet gehad. Op dit ogenblik heeft mijn computersysteem de volledige funkties van de branderelectronika overgenomen (sturing van de klep voor de waakvlam en de hoofdvlam, ontstekingspulsen en vlamdetektie), maar dit zijn details die later besproken worden.

Volgende week gaan we het vermogen van de circulateur regelen.

Publicités - Reklame