Přímé řízení termostatické hlavice Fibaro „The Heat Controller“ aneb jak na skutečně efektivní vytápění domácnosti

Není žádnou novinkou, že na trhu existují tzv. „termostatické hlavice“ pro regulaci tepelného výkonu běžných domácích teplovodních radiátorů. Jsou jich desítky. Bateriové, napájené externím napětím, mechanické, elektronické, chytré či méně chytré, s displejem nebo bez. Samostatnou skupinu pak tvoří hlavice integrovatelné do systému domácí automatizace, typicky do systému založeném na komunikačním protokolu Z-Wave, mezi nimiž má své pevné místo hlavice Fibaro s názvem „The Heat Controller“, postaru „Radiator Thermostat“, případně „Thermostatic Head“, jak chcete.

Smyslem tohoto příspěvku není popsat všechny funkce či možnosti, kterými tato hlavice oplývá, ale upozornit na některé specifické vlastnosti využitelné pro skutečně efektivní propojení se systémem domácí automatizace založeném na přímém řízení prostřednictvím LUA scén a příkazů řídící jednotky Fibaro HC2.

Kalendář

Drtivá většina elektronických termostatických hlavic se chlubí možnostmi nastavit pro každý den v týdnu několik časových úseků, ve kterých se bude topit a ve kterých se topit nebude, případně se bude topit méně. To je ale řešení vhodné jen pro takové případy, kdy pravidelně odcházíme do práce či do školy, kdy se pravidelně vracíme, kdy pravidelně vstáváme a chodíme spát, kdy jsou všechny všední dny pracovní, kdy nejezdíme čas od času na víkendy nebo na chatu, případně v létě na dovolenou. Některé mimořádné události umí tyto hlavice řešit, například reagovat na větrání nebo na náš odjezd na dovolenou. Něco umí samy o sobě, něco jen s naší ruční pomocí. Tak takhle si automatizaci vytápění domácnosti nepředstavuji.

Denní události

Realita je taková, že z domova odcházíme pokaždé jindy, vracíme se domů také pokaždé jindy, vstáváme i chodíme spát nepravidelně. Větráme podle potřeby, a ne podle kalendáře, a na dovolenou jezdíme více než jednou ročně, a to ne vždy o prázdninách. Skutečně chytrá a úsporná domácí automatizace se musí chovat jinak. Nemůže vycházet z toho, kolik je právě hodin, ale z toho, co se v domácnosti děje. Nazvěme to třeba „denní události“.

Radiátory musí zatopit dříve, než přijdeme domů, ale ne zbytečně brzy a ne pozdě. Když náhle odejdeme z domova, musí se topení okamžitě vypnout a po čase přejít do režimu udržování vhodné teploty, aby mám nezmrzly kytky nebo rybičky. Podobně je potřeba začít topit dříve, než zazvoní budík. Někdy nemá smysl topit v místnostech, kam za celý den či večer zajdeme sotva jednou.

Skutečně chytrá domácí automatizace tyto denní události očekává, umí je rozpoznat nebo dokonce předvídat. Potřebuje k tomu nejrůznější pohybová a magnetická čidla plus nějakou tu LUA scénu v řídící jednotce Fibaro HC2. To ale jindy, o tom dnešní příspěvek není.

Denní fáze

Šikovným doplňkem denních událostí jsou tzv. „denní fáze“. Denní fáze, které všichni známe, jako jsou ráno, dopoledne, poledne, odpoledne, večer nebo noc, se odvíjí od hodinového dělení dne, a to se pro účely domácí automatizace moc nehodí. Daleko chytřejší je používat denní fáze odvíjející se od astronomických událostí a od různých denních událostí:

• v noci (jako období od půlnoci do svítání)
• po svítání
• po východu Slunce (není totéž, co svítání)
• dopoledne (jako období mezi východem Slunce a pravým polednem)
• astronomické (pravé) poledne
• odpoledne (jako období mezi pravým polednem a západem Slunce)
• před soumrakem
• večer (období po soumraku do doby, než jdeme spát)

… ale také další dynamické denní fáze, které mohou nastávat každý den zcela v jiném čase:

• po večerce
• po budíčku
• jsme doma
• spíme
• jsme pryč

Sofistikované kalendářní režimy termostatických hlavic nám tedy nejsou příliš užitečné. Kromě denních událostí a denních fází potřebujeme, aby bylo možné řídit termostatické hlavice přímými příkazy, aby hlavice reagovala bez zpoždění, aby měla optimálně externí čidlo a uměla se zcela zavřít, zcela otevřít, a možná ještě něco dalšího.

Technologie „FLIR“

Pro základní představu to znamená, že bateriová termostatická hlavice reaguje na povely řídící jednotky okamžitě a nikoli až poté, co se v předem nastaveném intervalu hlavice sama probudí a zjistí, že má topit. Když chceme pořádně zatopit právě teď, a ne až za 5 či za 15 minut, pak potřebujeme hlavici s technologií FLIR – a tou je hlavice Fibaro, jako jedna z mála na trhu, vybavena.

Externí teplotní čidlo

Většina běžných hlavic externí čidlo nemá a měří teplotu vytápěné místnosti pouze v bezprostředním okolí hlavice (čidlo je umístěno interně v těle hlavice). Tohle řešení není příliš dobré a většinou ani dobře nefunguje. Tyto hlavice musí být pro správnou a přesnou funkci instalovány vodorovně směrem do místnosti a nesmí být ničím zakryty. Bohužel, v reálných podmínkách máme běžně před hlavicí záclony, závěsy, vertikální žaluzie nebo nábytek. Jen takové hlavice, které mají nezávislé externí teplotní čidlo, mohou v reálných podmínkách skutečně dobře fungovat.

Naštěstí je hlavice Fibaro externím teplotním čidlem vybavena, byť volitelně. Když dáme hlavici Fibaro s externím čidlem povel, že má udržovat teplotu místnosti například na 23 stupních Celsia, regulační algoritmy hlavice se řídí primárně teplotou naměřenou externím čidlem. Toto externí čidlo komunikuje s hlavicí Fibaro samostatným rádiovým protokolem, který není nikterak ovlivňován komunikací mezi prvky sítě Z-Wave. Umístit ho tak můžeme prakticky kdekoli ve vytápěné místnosti, kde chceme dosáhnout požadované teploty. Malým omezením je maximální vzdálenost 5 metrů od hlavice Fibaro.

Režimy „ON / OFF“

Užitečnou vlastností termostatické hlavice Fibaro, potřebnou pro její přímé řízení LUA scénami, je její schopnost zcela se otevřít nebo zcela zavřít, a přitom vypnout termostatické (regulační) algoritmy. Pokud takovýto režim na hlavici Fibaro nastavíte, máte jistotu, že radiátor prostě stále topí naplno nebo že je zcela uzavřen. To každá hlavice neumí. Většinu jiných hlavic můžete sice nastavit na maximální nebo minimální teplotu, to ale nemusí znamenat, že se za každých okolností hlavice zcela otevře nebo zavře.

V řídící jednotce Fibaro HC2 lze do těchto režimů nastavit hlavici Fibaro pomocí příkazů:

• fibaro:call(id, "setMode", "0") … pro úplné zavření ventilu radiátoru
• fibaro:call(id, "setMode", "31") … pro úplné otevření ventilu radiátoru

… kde „id“ je identifikační číslo hlavice v Z-Wave síti. Lze to i jinak, ale pro tentokrát zůstaňme u mocného nástroje řídící jednotky Fibaro – jazyka LUA.

Přímé dynamické řízení

Tímto poněkud technickým výrazem mám na mysli to, že hlavici Fibaro je možné řídit přímo, bez použití přednastavených „kalendářů“, a to prostřednictvím přímých příkazů jazyka LUA řídící jednotky Fibaro HC2. Částečně tak lze obejít autonomní chování hlavice a donutit ji, s využitím denních událostí a denních fází, k podstatně efektivnějšímu chování.

Hlavice Fibaro je sice vybavena funkcí „otevřené okno“, která má zajistit zavření topení v době, kdy větráme, ale to nemusí každému správně fungovat – a také často nefunguje. Záleží na tom, kde je okno a kde hlavice, a jestli větráním vyvoláme náhlou změny teploty místnosti. Pokud ale máme na oknech například magnetická čidla, okamžitě po otevření okna ve vytápěné místnosti můžeme hlavici přímým povelem uzavřít a naopak.

Po odchodu z domova, třeba do práce, chceme nastavit topení ve všech vytápěných místnostech dočasně na nižší teplotu, a to co nejrychleji, aby se zbytečně moc neprotopilo. Rychlejší, a někdy také úspornější cestou, je okamžitě topení přímým povelem zcela vypnout a teprve po zchladnutí místností nastavit hlavice do úspornějšího režimu vytápění s nižší teplotou. Pokud hlavici zcela nevypneme a nastavíme ji rovnou na požadovanou nižší teplotu, pravděpodobně dosáhneme o něco menších úspor tepla a bude to trvat déle (poznámka pro případné rýpaly – ano, záleží na regulačním algoritmu konkrétní hlavice, ale také na tepelné izolaci místnosti i na jiných okolnostech).

Podobně, pokud přijdeme domů, je lepší zapnout dočasně topení naplno a po dosažení požadované tepelné pohody, přejít přímým povelem do udržovacího režimu s nižší, ale komfortní teplotou. Vytopení místností pomocí termostatických regulačních algoritmů samotných hlavic v praxi často trvá déle.

Dočasně nadřazený režim

Běžnou funkcí mnoha termostatických hlavic, které umí nastavit svůj provozní režim podle „kalendáře“, je dočasně nastavitelný režim s vyšší prioritou. Tento „nadřazený“ režim v praxi znamená, že hlavice upřednostní operativní nastavení cílové teploty a dočasně se neřídí předem nastaveným kalendářem. Trochu problémem je otázka, jak dlouho má hlavice takový dočasný režim udržovat. Ve webovém rozhraní Fibaro je sice možné nastavit konkrétní dobu trvání tohoto režimu, ale pouze na předem vybraný pevný čas.

Tohle je další moment jako dělaný pro efektivní automatizaci. V okamžiku, kdy se rozhodneme otočit hlavicí a trochu si přitopit, tak vůbec není jasné, jak dlouho má tento „ruční“ režim trvat. Pokud použijeme třeba mobilní aplikaci, můžeme sice nastavit, jak dlouho má hlavice topit na maximum, ale optimální čas můžeme pouze odhadovat. Většinou se netrefíme a zbytečně přetopíme. Jednoduchá LUA scéna s přímými příkazy pak může zajistit, že je tento dočasně nadřazený režim opuštěn ve správný okamžik a hlavice se vrátí do běžného „kalendářního“ režimu.

Většinu Z-Wave hlavic, například hlavice Danfoss, je možné přímo řídit pomocí LUA scén v prostředí Fibaro HC2 sekvencí následujících příkazů:

• fibaro:call(id, "setMode", "1") … pro termostatický režim
• fibaro:call(id, "setTargetLevel", 23) … příklad pro teplotu 23 stupňů Celsia
• fibaro:call(id, "setTime", tonumber(os.time(t)) + xxx*60)

… kde „xxx“ je čas udaný v minutách doby trvání dočasného režimu.

Hlavice Fibaro ale na tento jednoduchý příkaz nereaguje, byť by podle všeho měla, protože tento příkaz má v seznamu známých příkazů. Místo toho „slyší“ na poněkud komplikovaný příkaz:

• fibaro:call(id, "setSchedule", "", "", "")

… o jehož očekávaných parametrech jsem se bohužel nikde více nedočetl.

Díky malé fintě, v podobě návrhu blokové scény a jejím následným přepnutím do režimu LUA scén, můžeme zjistit, jak tyto parametry mohou v LUA jazyce vypadat. Jako příklad jsem zvolil cílovou teplotu 23 stupňů Celsia po dobu 30 minut. Podle všeho se tímto příkazem pošle do hlavice nejen teplota a čas trvání dočasného režimu, ale také celá řada dalších informací:

• fibaro:call(id, "setSchedule", "255", json.encode({["type"]="thermostat",["data"]={["setpoint"]={["type"]=1,["value"]=23,["unit"]="C"},["mode"]=1}}), json.encode({["type"]="Minutes",["value"]=30}), json.encode({}))

Vypadá to děsně složitě, ale pro účely přímého řízení hlavice Fibaro to funguje.

Dobrá rada

Při experimentech s přímým řízením hlavice Fibaro prostřednictvím scén a příkazů v jazyce LUA není dobré nikdy zkoušet aktivovat (nastavit) jakýkoli kalendářní režim z webového rozhraní Fibaro. Hlavice může být zmatená a vy budete mít pocit, že vás neposlouchá. POZOR, hlavice si jednou nastavený kalendář zapamatuje a je jí úplně jedno, že tento kalendář ve webovém rozhraní vymažete. Pokud se tak stane, hlavici je možné resetovat do továrního nastavení (se všemi důsledky), anebo jí „kalendářní chování vyhnat z hlavy“ pomocí příkazu:

• fibaro:call(id, "removeSchedule")

Hlavice Fibaro dokáže reagovat na spoustu dalších příkazů, nehledě na nespočet možností, co se o ní v Z-Wave síti dovědět. Pro základní přímé řízení ale bohatě stačí výše uvedené příkazy.

Provedení a ergonomie

I když se tohle téma do tohoto článku úplně nehodí, nedalo mi to a musím vám sdělit své dojmy. Provedení hlavice Fibaro nemá chybu, a to ani materiálově, ani z pohledu designu. Hlavice je prostě krásná, dobře se bere do ruky, skvěle se s ní ručně nastavuje požadovaná teplota a k tomu hlavice intuitivně barevně signalizuje svůj aktuální provozní stav. Je to technická lahůdka. Snad jen malou muškou na kráse je plastový pohonný mechanizmus, který nepatří mezi nejtišší. Přesto mě hlavice v ložnici v noci nebudí, a to mám velice mělký spánek. Takže to vlastně ani nevadí.

Moje heslo: „Skutečná domácí automatizace nepotřebuje ovladač“

Jiří Chábera