PupuJuku - Elekter

Elektrienergia hind lainetab.
Vahest hea mõte veidi kokkuhoida.
Elamu kütmine tahkekütusekatlaga, ~hind on 4 s kW/h // alates 2022 ~hind on 7 s kW/h
Akumulatsioonipaagis elab 3f 9kW termostaadiga elektritenn.
Soe vesi Beletriboiler 150 L 2,2 kW.

Plaan.
Seadistused, info -> Blynk -> Nodered Dashboard
Node Red võtab Nord Pooli hinna ja teatud reeglistiku abil (*) lubab elektritenni / boileri sisse lülitada.
* kui el.hind < kui muu kütteliik
* kui ruumide temp. on alla elamisväärse <20 C
* kui on ette näha toa temp. langust ( näit. kl. 23:00 on KK süst akum. paagi temp liiga madal, siis köetakse madala
el. hinnaga ajal, öösel, vmi selle asemel, et järgmine päev pidulikult kütma hakata (termostaat on tuhm).
* elektriboileri kütmine soodsal ajal
Toa, õue, küttespüsteemi temperatuurid saabuvad varasemate projektide abil (Node red)
Ilmaprognoos openweathermap.org -> node red.
Energiavjaduse arvutan, teades talletatud energiat (toatemp. , akupaagi top-mid vee temperatuur) ja ilmaprognoosi.
Tulemuseks võiks olla optimaalne kellaaeg elektriga kütmiseks teades, et puidukütte tsükkel (eeldavalt kõige odavam) algab hh dd.mm.yy.

a) Node red -> mqtt -> Sonoff dual -> 3f SSR 25A -> Elektritenn
Proovisin ka 3f 4NO 25A moodulkontaktorit, lülituse plaks pani kodu kajama, sestap SSR,
Matem. 1 faas 3000 W = 13,6 A ( mõõdetud 12,5A). varu 20% = 16,4 A valin 25A (on üledimensioneeritud).
SSR-i puudus on töökäigus eralduv soojus, vajalik jahutus radiaator/sund vent. Proovin esialgu passiivse jahutuse ja temperatuuri kontrolliga.
Sonoff flashitud. RX ja TX on vabad kasutamaks näit. SSR temperatuuri kontrolli (DS18B20) -> lülitab SSR off, kui temp > 45 C max temp seadistatav UI kaudu > 45 C.

b)Node red -> mqtt -> Sonoff dual -> 1f SSR 25A -> Boiler
Matem. 1 faas 2200 W = 10 A ( mõõdetud 10A). varu 20% = 12 A valin 25A (on üledimensioneeritud).
Sonoff flashitud. RX ja TX on vabad kasutamaks näit. SSR temperatuuri kontrolli (DS18B20) -> lülitab SSR off, kui temp > 45 C max temp seadistatav UI kaudu > 45 C.

KESKKÜTE

Vajalik energia (kW), VE
arvutan tundide kaupa kuni järgmise puidukütteni vastavalt ilmaprognoosile
Vajalik Energia = (toa temp. - õue temp.) * leke / kasutegur
* vajalik energia (kW)
* toa temperatuur (vaikimisi 21 C)
* õue temperatuur (muutuja)
* leke - energia kadu piirtest (arvestuslikult 4 kW/päev/C)
* katla kasutegur 0,82

Salvestatud Energia (kW), SE
Et mitte hakata puitu ja kütmise aega mõõtma kasutan akumulatsioonipaagi temperatuure (top, mid) Se vöäärtuse arvutamiseks.
SE väärtus peaks hõlmama vaid küttevee temperatuuri > 30 C
vb peaks arvestama ka toatemperatuuri (osa energiat on salvestatud hoonesse).
Proovin valemit:
SE =2 * ((( T.top + T.mid ) / 2 ) - 30 ) * T.tuba / 21
* T.top - akupaagi ülemine temp.(C)
* T.mid - akupaagi kesk temp. (C)
* T.tuba - toatemperatuur (C)
* 21 - toa konstant temperatuur (C)

Puuduv energia (kW),PE
PE = SE - VE
kui PE on negatiivne siis peaks seda kompenseerima ökonoomsemal viisil (õigela ajal) elektriküttega.
Energia kogus (tenn 9 kW) iga 0,5 h tagant võib kontrollida kas on vaja.
Kui kaua peab kütma EH = PE/9

Nord Pooli hinnad:
Otsin massiivist EH arvu min. hinnaga tunnid (> now && < järgmine kütmine)
ja saada väljundisse signaal mis kell ON / OFF .

Tehtud ! Osutus keerukamaks kui pealt paistis aga nüüd on soodsaima el. hinnaga ON OFF reziim
lahendamist vajavad asjad:
* siseruumi temp. kontroll. Kui t <19 , siis küta elektriga kuis jaksad // realiseeritud.
* el. tenni termostaadi seadistus ? (min T seadistus ei taga max võimsust 9kW) // optimaalne on 60-70 C.
* Sonoff Dual R2 uus firmware + flashimine + DS18B20 // tehtud
* SSR installatsioon // tehtud

SSR soojuse eraldumine
Heat = Actual Load Current (Amps) * 1.5 W/Amps
1f Boiler 2.2 kW, 10A, Pb = 10*1.5 = 15 W
3f Tenn 9 kW, 13A/f, Pt= 13*3*1,5 = 58,5 W ~ 60 W

Arvutan jahutusradiaatori: https://www.heatsinkcalculator.com/heat-sink-size-calculator.html
Boileri SSR on koos radiaatoriga, Kütte oma ilma , kasutan midagi olemasolevat (160 x 160 x 30 mm)
Tamb = 20 C
Tmax = 80 C
Pt = 60 W
... mõõdud ..
kontrollin, kas olemasolev täidam min nõudeid
Realiseeritud jahutusega püsib SSR temp kenasti alal 45 C
Eks suvel ole näha kuhu maale boileri SSR jõuab, sest SSR-d paiknevad talvel +10C ruumis kuid samas ok max on 70 C.

BOILER

Boiler Dražice OKCEV 160 (~220 2,2 KW)
Boiler paikneb eraldatur ruumis koos keskkütte akumulatsiooni paagiga.
Esimese sammuna on vaja kaardistada veetemperatuuri muutused (kütmine/jahtumine).
Ühendan Nodemcu-ga ja temperatuurianduri (DS18B20) ja LDR-i (Bolier on/off staatus - töötulukese valguse intensiivsus)
Püüan arusaada kus võib olla raha:

* Soojuskadu (vee tarbimiseta)
Jahtumise aeg 53 C -> 51 C on ~ 3h
Ühe kuumutustsükli pikkus keskm. 10 min
24h/3 = 8 tsüklit ööpäevas.
8*10 min = 80 min e. 1,3 h.
Soojakadu 1,3h * 2,2 kW = 2,9 kWh ööp. = 87 kWh/kuu.
El. hind 0,12 €/kWh
Raha = 0,12 € * 2,9kwh = 0,35 €/ööpäev = 10,5 €/kuu

* Külma vee soojendamine (8 C -> 52 C, Δt° 44C)
Keskmine tarbitav veekogus 7 m3 = 7000 kg/kuu.
40% sellest soe vesi m = 2800 kg.
c = 4200J/kg·C°
Energia Q= c * m * Δt°.
Q = 4200 * 2800 * 44 = 517,5MJ = 144 kWh/kuu = 4,8 kWh / ööp
summa = 144 * 0,12 € = 17,3 €.

*** sum = 10,5 + 17,3 = 27,8 € ~28 €.
Näitlik elektriarve oli (kui riik fikseeris 0,12 € kWh) 72 € (+võrgutasu)
------------------
Põhimõtteliselt oleks vaja leida soodsama el. hinnaga aeg. ja võimalus selle salvestamiseks
Q = 144+87 = 231 kwh/kuu = 7,7 kWh/ööp.
Kütmise aeg ööpäevas: Boiler 2,2 kW, st 7,7/2,2 = 3,5 h
// realiseerimat. Seadistasin max temp. boileril 55 C ja toimib.
------------------
Eeldame, et temp boileris ei langeks madalamale kui 40 C.
Max temperatuuri arvutus 7,7 kWh energia salvestamiseks.
Q = 7,7 kWh = 27720000 J.
m = 150 kg
t min = 40
Δt° = Q / (c * m) = 27720000/(4200*150) = 44 C.
Salvestades Q kWh, jahtub 150 l boiler soojuskao ja tarbimise tulemina -44 C.
t max = t min + 44 = 84 C
(boileri t max on 80 C)
Tõenäoliselt ei ole selline keskmine arvutus pädev ja peaks vaatlema vee tarbimist nädala lõikes
E-R väiksem / L-P suurem.
Kindlasti on vajadus paigaldada termostaatsegisti ...
// probleem lahenes ikkagi termostaadi max temp seadistusega 55 C.
========================================================
Loobusin Blynk kasutamisest, seda ka varasemate projektide liidestes (uus tasuta Blynk vrs. on piiratud pluginate arvuga ja otsustasin kõik on ma PI piiridesse jätta).
Veidi oli murdmist Chart.js seadistusega aga see-eest on oskus käes ja kõik 'vabalt reguleeritav'.
Et ajalugu säiliks, lisasin Sqlite andmebaasi / tabelid millest saab teha päringud väljundiga graafikutele.
Teades el. sisse/välja lülituse hetke, tarbija võimsust, elektrihinda saan Sqlite abil tabelid (päev/kuu...) perioodi kuludest elektrile.
(Lisasin ka Node Redi flow mis saadab regulaaselt backupi ekirja aadressile)

15.05.2022
Projekt on lõpetatud.

23.12.23
Üks mõte hakkas kummitamna ja paha aimdus jõudis kohale.
Süsteemis oli viga
Elektriülekandetasud ei olee sugugi ignoreeritavad
näit Võrk 2 paketis on lisatasud koos km:
Elektri ülekandetasu (päevane 6,92 / öine 4,0) + taastuvenergia tasu 1,28 + elektriaktsiis 0,12
Ehk Päeval lisandub + 8,32 s/kWh
Ehk Öösel lisandub + 5,4 s/kWh

Tulem on, et vaadates jutu algusesse (puiduküte ~7 s/kWh) , ei sauuda elekter päevasel ajal eales võistelda fossiilküttega
Öõsel ajal on õrn võimalus kui el hind on "0" lähedal.

Muidugi Boileri öko töötab nii või naa täiega (otsitakse vaid odavamaid perioode ja f. kütte alternatiiv puudub).