Контроллер резервного включения кондиционеров е 20

Обновлено: 03.05.2024

Наступило лето, с ним — жара, а также время включать кондиционеры. А если вы увлекаетесь современными технологиями и умным домом, то управление кондиционерами хочется делать как-то по-умному (или хотя бы по-современному). Ниже — ряд заметок о моей попытке интегрировать погоду в доме с голосовым управлением и кросс-платформенным интерфейсом.

Задача

В квартире стоят четыре кондиционера, ими нужно научиться управлять:

Из веб-интерфейса (у меня это Home Assistant, крутящийся на отдельном Raspberry Pi, но в идеале хочется простого подключения к любой системе);
Голосом (Google Assistant подойдёт, потом подумаем об Алисе);
Скриптами;
Дёшево.

Исследование рынка

Пожалуй, даже не буду рассказывать. Решение от производителя моих кондиционеров предполагало кучу проводов, минимум два дополнительных модуля на каждый блок, и цену порядка $200 на комнату. Плюс проприетарный протокол, древнее приложение, и всё такое. Вычёркиваем.

Sensibo Sky

Примерно $100 на комнату, нативно работает с Google Assistant и IFTTT, красиво выглядит, но всё равно дороговато.

tado° — аналогично (и ещё дороже).

Xiaomi Aqara / Mi Home, Broadlink RM Pro / Mini

Самый дешёвый и гибкий способ, о котором я и расскажу подробнее.

Выбор компонентов

Тут есть над чем подумать, но в целом нам понадобится:

Железо

Контроллер

Тупо берём ESP8266, а для простоты прошивки и обеспечения питанием воспользуемся D1 mini. Управлять системой, очевидно, будем через WiFi.

ИК-передатчик

Для прототипа воспользуемся простым ИК-светодиодом, сопротивлением и транзистором, потом подумаем, как это можно улучшить.

Датчик температуры

С ним веселее, можно задавать целевую температуру, и делать автоматическое включение/выключение. Для начала тупо возьмём DHT22.

Экран

На него выведем текущее состояние системы (для отладки), а может быть и текущий ip-адрес (вдруг пригодится?).

Реализовывать всё будем в Arduino IDE (с которой я никогда до этого не работал), используя открытые библиотеки.
Сильно позже, когда проект уже работал, я перешёл на Visual Studio Code с плагином PlatformIO.

Протокол

Общаться с Home Assistant будем через MQTT (библиотека PubSubClient), т.к. это открытый протокол, и для него есть специальный компонент.

Конфигурация будет выглядеть, например, как-то так:

Управление

Библиотека HeatpumpIR поможет нам отправлять сигналы на кондиционер (модель кондиционера пока захардкодим).

Разное

Понадобятся ещё библиотеки для таймера, для работы с датчиком температуры и с экраном, но это уже мелочи. Привычным жестом добавим WiFiManager и ArduinoOTA, чтобы обновлять прошивку через веб-интерфейс, а не USB.

Прототип (00)

Покупаем на алиэкспрессе случайные компоненты, собираем вместе на бредборде, тестируем идею.

Экран был заказан слишком большой, и у него слишком много ног.
Один светодиод бьёт не очень далеко, и не очень надёжно.

Изменение целевой температуры, скорости обдува и режима кондиционера в веб-интерфейсе тоже на месте (и, главное, работает!).

Тестовый образец (01)

Поменяем пару компонентов: закажем экранчик поменьше, и чтобы работал через I2C (и библиотеку применим другую).

Также заменим ИК-светодиод на готовый модуль.

Оказалось, что модули с одним светодиодом (на фото слева) на алиэкспрессе заказывать не стоит: они не содержат транзистора, и одна из ног (VCC) у них, по сути, бутафорская.

А вот если заказать модуль с двумя светодиодами (на фото справа), то тут уже все необходимые компоненты на месте, и подключается такой модуль легко и непринуждённо, и добивает немного дальше.

Также пришло время всё это собрать на своей печатной плате… Это был один из самых сложных моментов для человека, который никогда не проектировал печатные платы, и наверняка я всё сделал неправильно.

Кнопка была добавлена в последний момент, а место для неё нашлось совершенно случайно. Оказалось, что с кнопкой всё немного веселее, можно не держать экран включенным всё время (что для OLED вредно), а показывать состояние по нажатию.

Что ж, уже неплохо, осталось добавить корпус. Для этого запускаем Blender, делаем кучку параллелепипедов, применяем ряд булевских операций…

И отправляем на 3D-принтер.

Итого, получилось дёшево (меньше $10 за экземпляр), гибко (будет работать с почти любым кондиционером), легко интегрируется, управляется голосом и через веб, стабильно добивает с пяти метров. В общем, примерно то, чего я и хотел.

Как бы всё это сделать чуть лучше.

Серийная модель (02)

Есть ряд направлений для улучшения получившегося продукта (точнее, возможностей улучшения, позволивших бы превратить эксперимент в продукт):

Заключение

Это было славное приключение, и я многое понял. Например, я понял, почему серийные устройства стоят так дорого, и сколько сил нужно было бы приложить, чтобы выйти на один уровень с ними. С другой стороны, очень многое в этом проекте я делал впервые (работа в Arduino IDE, заказ печатных плат, создание модели для 3D-принтера), и получить этот опыт было бесценно. Исходники, впрочем, не покажу: мне за них достаточно стыдно :)

Но своей цели я всё-таки достиг, а дешёвое и гибкое управление кондиционерами оказалось вполне достижимо.

Система ротации и резервирования кондиционеров в серверной

Системы ротации и резервирования кондиционеров в серверных помещениях обеспечивают надежность и бесперебойную работу оборудования. Сбой охлаждения серверной комнаты повлечет за собой выход из строя дорогостоящего оборудования за сравнительно короткий период. Поэтому система охлаждения серверной не может считаться по-настоящему надежной, если она не обеспечивает резервирование охлаждающего оборудования.

Резервирование кондиционеров в серверной

Схема N+1 – схема с одним резервным кондиционером. В системе N+1 резервный кондиционер остается незадействованным в работе до тех пор, пока в системе не произойдет сбой одного из основных элементов. В случае возникновения такого сбоя, резервный кондиционер примет на себя всю его нагрузку. Для систем с одним рабочим блоком эта схема соответствует 100% резервированию.
Схема 2N – это схема со 100% резервом всех рабочих кондиционеров, при любом количестве рабочих блоков. При выходе из строя любого кондиционера, есть резервный блок, который примет на себя его нагрузку.

Система ротации кондиционеров в серверной

Для схем N+1 или 2N есть возможность реализовать систему ротации, для равномерного распределения часов работы между основными и резервными сплит-системами. Одним из основных устройств, использующихся для организации резервирования, является согласователь работы кондиционеров. Его основной функцией является переключение между рабочим и резервным кондиционером в заданном интервале времени, путем включения/выключения кондиционеров. Согласователь кондиционеров дает возможность попеременного включения кондиционеров, очередность и периодичность которого устанавливается пользователем самостоятельно. Также согласователь работы кондиционеров осуществляет переключение со сплит-системы выключившейся по аварии на резервную. В этом случае в локальную сеть оповещения предприятия передается код неисправности. Устройство ротации контролирует температуру в серверной, с помощью собственного датчика, и в случае ее роста, подключает дополнительную климатическую технику.

Для экономии электроэнергии, повышения отказоустойчивости сплит-систем, а также для обеспечения бесперебойного функционирования охлаждения, очень часто применяется схемы резервирования и попеременного переключения кондиционеров, выполненные на основе блоков ротации БУРР (Блок Управления Ротацией и Резервированием) и БИС (Блок Исполнительный Специализированный) .

Оборудование для ротации и резервирования в Иркутске

Управляющий блок ротации БУРР-1M

Исполнительный блок ротации БИС-1M

Достоинства использования БУРР и БИС:

Простота монтажа
Простота настройки
Отсутствие необходимости прокладки линий коммуникаций к каждому прибору.

Блок управления БУРР не обязательно монтировать в том же помещении, его можно установить в смежном. Применение блоков ротации для обеспечения одинаковой наработки основных и резервных сплит-систем, дает возможность существенно продлить их ресурс благодаря равномерному вводу в эксплуатацию и контролю температуры в обслуживаемом помещении.

Показатели температуры воздуха в серверной

Блоки ротации внедрены в системы кондиционирования многих лабораторий, дата-центров, производственных цехов в наукоемких отраслях промышленности. Это неотъемлемый элемент оснащения серверных комнат, которые имеются едва ли не в каждой серьезной организации.

В век информационных технологий даже новые, развивающиеся компании стремятся использовать собственное серверное оборудование для обработки, хранения и обмена данными с партнерами и клиентами.

К температурному режиму в серверной комнате предъявляются строгие требования, выполнение которых возможно только при наличии двух и более кондиционеров

Под серверное оборудование выделяется отдельное технологическое помещение, так называемая серверная комната, где необходимо поддерживать условия эксплуатации, указанные в технической документации заводом-изготовителем. В частности, одним из важнейших параметров является температура воздуха.

По рекомендации Американского общества инженеров по отоплению, холодильному оборудованию и кондиционированию воздуха (ASHRAE), температура в серверных должна быть в пределах от 18 °С до 27 °С. Большинство специализированных компаний, к примеру, предоставляющих услуги хостинга, не допускают повышения температуры воздуха выше 24 °С.

Повышение температуры даже на короткое время способно вызвать сбой в работе серверного оборудования, а для устранения аварии потребуется замена дорогостоящих комплектующих

Настолько строгие температурные рамки обусловлены эксплуатационными особенностями серверных компьютеров. Локальный перегрев тех или иных устройств, входящих в состав сервера, приводит к их поломке. В итоге все сводится к потере важной информации, срывам в производственных, коммерческих, логистических процессов и, как следствие, к утрате репутации и прибыли.

Современный сервер оснащен внутренней системой отвода тепла. Охлаждаются всех внутренние компоненты, выделяющие тепло во время своего функционирования. Но невозможно полностью избежать теплообмена вследствие негерметичности корпуса. Несмотря на радиаторы и даже жидкостное охлаждение, температура внутри корпуса будет близка к температуре окружающей среды.

Наиболее чувствительны к климатическим условиям эксплуатации следующие компоненты:

центральный процессор;
жесткий диск;
оперативная память.

При повышении температуры, происходит расширение материалов, из которых изготовлены компоненты жесткого диска. Это приводит к выходу из строя магнитных дисков, головок, системы позиционирования. Проблемы с жестким диском чреваты потерей важной информации.

Для локального охлаждения серверных процессоров и оперативной памяти используются металлические радиаторы, но при значительном повышении температуры окружающего воздуха они не способны обеспечить защиту от перегрева

В современных серверах устанавливаются оперативные запоминающие устройства, снабженные собственной пассивной системой охлаждения (радиаторами). Но положение дела от этого не меняется. Радиаторы могут спасти ОЗУ только при очень кратковременном и незначительном повышении температуры. Но при более сильном прогреве воздуха они неэффективны.

Система защиты процессора автоматически срабатывает на перегрев, что ведет к отключению сервера и невозможности его нормальной, бесперебойной эксплуатации. Не переносят высокую температуру и многие микрочипы, в частности на южном и северном мостах.

Не стоит рассчитывать, что если наружная (уличная) температура находится в приемлемом диапазоне, можно отказаться от охлаждения воздуха в серверном помещении. Необходимо учитывать все показатели тепловыделения и притоки тепла. Так, тепловая мощность серверов составляет 80-90% от потребленной электрической мощности и зачастую превышает 1 кВт.

Итак, использование дорогостоящего и важного для решения бизнес-задач оборудования, чувствительного к повышению и колебаниям температуры, требует правильно организованного кондиционирования, в котором каждая сплит-система должна работать бесперебойно.

Назначение и устройство блока ротации

Организация системы охлаждения путем установки не только основных, но и запасных, резервных, кондиционеров сама по себе не спасает положение.

Необходимо согласовать работу всех аппаратов таким образом, чтобы при любых условиях температура в помещении оставалась стабильной. Для этой цели используют специализированные комплексы, которые часто называют просто согласователями.

Организация системы кондиционирования, включающей основной и резервный кондиционеры, один управляющий блок, два исполняющих блока и три термодатчика с подключением шины для оповещения о пожаре и аварийных ситуациях

Стандартный комплекс включает в себя управляющий блок и исполнительные блоки.

Совместно они выполняют следующие базовые функции:

контроль за работой системы;
переключение кондиционеров при поломках;
обеспечение поочередного функционирования;
равномерное распределение рабочих часов.

Надежная система кондиционирования серверной состоит из не менее двух кондиционеров: основного и резервного. Каждый из них по своим техническим характеристикам должен быть способен поддерживать необходимые температурные условия в серверном помещении.

При поломке одного кондиционера блок ротации оперативно включает второй, исправный, аппарат. При выполнении данной функции задействуются термодатчики, измеряющие температуру и реагирующие на ее малейшее повышение. Функция резервирования помогает не только в аварийных ситуациях, но и, например, при плановом техобслуживании и ремонте кондиционеров.

Один из вариантов организации системы охлаждения в серверной комнате с блоком резервирования и питанием кондиционеров от отдельного автомата

Блок ротации также обеспечивает поочередное функционирование кондиционеров и сплит систем и в результате совокупное время их работы примерно одинаково. В результате продлевается межремонтный период и эксплуатационный срок охлаждающего оборудования.

Особенности эксплуатации и подключения модуля ротации УРК-2

Важно!
Для использования модуля УРК-2, климатические устройства должны быть оснащены функцией автоматического рестарта.

Технические характеристики модуля ротации для кондиционера

При помощи радиосигнала из базового модуля на устройство (блок ротации) подается сигнал о прекращении работы. Подобные команды действуют вопреки первоначальным настройкам всей системы. Радиус действия сигнала достигает пятидесяти метров, что удобно для дистанционного управления охладительной системой серверной. Основным преимуществом модуля ротации является его многозадачность, ведь к одному простому блоку подключается сразу несколько габаритных, сложных в эксплуатации кондиционеров. Запуск резервных устройств, сели возникла подобная необходимость, происходит мгновенно, без заминок и промедлений (они могут стоять владельцу помещения драгоценного оборудования).

Модуль ротации – универсальное устройство, способное скрыть недостатки климатической техники. В условиях неправильной работы кондиционера, при помощи блока, регулируется переключение режимов.

Для кондиционеров, установленных в помещениях, где поток поступающих данных нуждается в создании отдельной серверной комнаты, распределение нагрузки является первоначальной задачей. Для чего нужен модуль ротации? Устройство с простыми настройками и определенным принципом работы, гарантирует корректную работу охладителей при любых сменах температуры. В жаркую или холодную пору года модули сбалансируют климат внутри технического помещения – серверной комнаты.

Технические характеристики модуля согласования для кондиционеров

(СРК) является составной частью климатической системы. Он ориентирован на обеспечение совместной эксплуатации двух или трех устройств, кондиционирующих воздух.

Функции модуля согласования:

Согласователь для кондиционеров представляет собой устройство на базе микропроцессора, осуществляющее сбор и обработку данных, а также управляющее климатическими блоками.

Технические параметры СРК:

напряжение питания – 220 В ;
ток потребления – 0,5 А;
частота тока – 50 Гц;
тип питания – переменный однофазный ток;
класс защиты – IP40.

Модуль комплектуется датчиком температуры воздуха, работающим в диапазоне от -50° до +125°C. Климатические системы подключаются к согласователю через адаптеры, установленные на внутреннем блоке. Режим переключения задается таймером. В зависимости от модели допускается установка периода от 1 часа до 10 дней. При тестовом подключении блока согласования кондиционеров запускаются обе климатические системы, подключенные к нему. Затем резервная установка отключается, а основная охлаждает серверное помещение.

Согласователи СРК-М совместимы с кондиционерами различных производителей. Различаются способы подключения: Daikin – через адаптеры, Mitsubishi Heavy – напрямую в разъему Cn-T или плате внутреннего модуля, Mitsubishi Electric – зависит от серии, может осуществляться через сухие контакты, адаптер или напрямую. Для кондиционеров других производителей может возникнуть необходимость купить силовые реле, которые устанавливаются в цепь питания внутреннего модуля.

В промышленных и полупромышленных климатических установках управление обычно выполняется через сухие контакты.

Тип управления кондиционером

Управление по ИК каналу

Наиболее просто устанавливать приборы с управлением кондиционером по ИК каналу.

Данные устройства имеют базовый блок, и блоки согласования с кондиционером.

Блоки монтируются на самом кондиционере и запитываются от него же, а с главным блоком обмениваются данным по радиоканалу.

Таким образом отпадает необходимость прокладывать кабели от базового устройства до кондиционеров.

Согласователи включают кондиционер ИК сигналом, который записан в память от оригинального пульта, то есть они совместимы с любыми кондиционерами, которые имеют возможность управления пультом ДУ.

Управление включением питания

Блоки с таким управление наиболее дешёвые и простые.

Управление происходит подачей питания на нужный кондиционер и его отключением.

Как правило, кондиционеры в серверной оборудуются системой зимней адаптации, в том числе и подогревом картера компрессора.

Подогрев компрессора должен быть включён всегда при отрицательных температурах на улице.

Таким образом, при использовании устройств с управлением по питанию, к внешним блокам должен быть проведён дополнительный кабель с питанием.

Проводные устройства согласования

Такие согласователи соединяются витой парой с базовым блоком и с платой кондиционера (обычно к выводам пульта управления)

Для кондиционеров Daikin -KRP4A51 — KRP4A54, KRP413, для Mitsubishi Electric — MMAC-397-IF

Дистанционное управление и мониторинг

Для осуществления мониторинга существует несколько способов:

сопряжение с компьютером
сопряжение с сервером
GSM-контроллер (встроенный, или дополнительный)

GSM управление

На объекте авария — сломался кондиционер, температура повышается.

На запрограммированный телефон после превышения заданного порога отправится СМС .

Такой контроль позволяет осуществить GSM-контроллер, встроенный есть в моделях ротаторов ССМ-33 (34).

Возможности такого управления и мониторинга довольно ограничены, но для выполнения определённых задач вполне подходят.

Сопряжение с компьютером

Контроллеры СРК-М, СРК-D осуществляют связь с компьютером по архаичному COM-порту, либо Ethernet.

Для такого соединения требуется платное программное обеспечение, установленное на компьютер.

Если в компьютере нет COM-порта предлагается подключаться через переходник USB/RS-232.

Мониторинг и управление через сервер

Такую возможность предоставляет контроллер SBR01 позволяет считывать все параметры и управлять в режиме онлайн через свой сервер.

Вся история с момента установки записывается и сохраняется также на сервере производителя:

Программное обеспечение не требуется, в систему можно войти с любого компьютера или мобильного устройства, для этого надо знать логин и пароль, установленные при регистрации устройства на сервере.

Также, предусмотрена возможность принудительного включения или выключения любого кондиционера.

Подключение блока ротации для промышленных климатических систем

Подключение блока ротации для 2-х кондиционеров для серверной осуществляется несколькими способами:

проводное, по питанию;
по ИК каналу;
сухой контакт.

Внутренние блоки климатических систем устанавливаются на одном уровне, расстояние между ними не больше 3 м. Монтаж блока ротации выполняется при отключенном электропитании. Датчик температуры устанавливается в точке, равноудаленной от кондиционеров. Контакты подключаются к соответствующим клеммам.

Ротационные системы, работающие через ИК канал, могут управлять 15 устройствами средней мощности.

Ротация, с передачей данных по ИК и радиоканалу

Многие руководители предприятий для поддержания необходимой температуры лабораторий и серверных применяют бытовые кондиционеры. Это связано с достаточно высокой стоимостью специализированной техники, предназначенной для охлаждения воздуха в таких помещениях. Для экономии электроэнергии, повышения отказоустойчивости бытовой климатической техники, а также для обеспечения бесперебойного функционирования охлаждения, очень часто применяется схемы резервирования и попеременного переключения кондиционеров, выполненные на основе модулей ротации БУРР и БИС.

База работает в комплекте с исполнительными модулями БИС, установленными по одному на каждое устройство, которых может быть 15. База БУРР оснащена собственным датчиком температуры, на основании данных которого и происходит диагностика работы климатической техники. Принцип его работы заключается в переключении подачи электропитания на определенную группу устройств охлаждения.

Совет:
Следует понимать, что для эксплуатации систем ротации БУРР и БИС, все устройства для охлаждения воздуха, должны быть оборудованы ИК приемниками.

Такая система дает возможность реализации различных вариантов попеременного использования климатической техники, которая может состоять как из двух, так и из трех групп. Устройство ротации кондиционеров, выполненное на основе модулей БУРР и БИС, дает возможность:

Мгновенного ввода в эксплуатацию резервной климатической техники. В случае отказа основной группы или нарушение ее нормальной работы происходит резкое повышение температуры в помещении. Именно на это и реагирует базовый модуль, давая команду подключения резерва.
Подключение дополнительной группы климатической техники, при недостатке производительности основной.
Эффективного переключения нескольких групп кондиционеров, для выработки ими одинакового ресурса. Частота переключений между группами определяется пользователем.

Простота установки, настройки, которая функционирует без прокладки коммуникационных линий к каждому прибору.
Возможность использования для охлаждения климатическую технику, различной мощности, производительности и торговой марки.
Возможность монтажа базового модуля БУРР в смежном помещении.

Применение блоков ротации для переключения функционирующих устройств охлаждения воздуха с резервной климатической техникой, дает возможность существенно продлить их ресурс благодаря равномерному вводу в эксплуатацию и контролю над температурными показателями.

Классификация по типу управления кондиционерами

Разберем самые популярные способы управления двумя или более кондиционерами с ротационной системой.

Функция управления по инфракрасному каналу

Такие устройства имеют свой собственный модуль, подключенный к согласователю работы. Такой модуль устанавливается на кондиционере и получает от него электропитание. С ротационным устройством происходит связь по инфракрасному каналу. Нет нужды прокладывать кабели. Может регулировать до пятнадцати систем одновременно.

1. Возможность осуществлять охлаждение с использованием пятнадцати систем, что приведет к снижению износа техники и почти исключит вероятность нештатной ситуации при таких резервах.
2. Экономия средств на прокладке кабелей.
3. Не нужна функция перезапуска.
4. Система характеризуется повышенной надежностью.
5. Базу можно разместить в соседней комнате, а настройка на удивление проста.

Функция управления включением питания

Такие блоки самые экономичные в плане финансов и простые в обслуживании. Процесс управления осуществляется подачей напряжения на выбранный кондиционер. Или его выключением в нужный момент.

Для холодного времени года применяется подогрев компрессора. Здесь нужна прокладка дополнительного кабеля. Такой тип подключения обязательно имеет функцию по перезапуску системы в случае возникновения аварии.

Главное стоит запомнить, что без применения ротационных систем можно потерять не только кондиционеры, а гораздо больше – дорогое оборудование серверного помещения. Действительно – скупой платит дважды.