Следующий умный дом, который меня пригласили посетить, имеет весьма интересную историю. Его проектировал и строил энтузиаст своего дела Алексей, который еще тринадцать лет назад решил сделать свой умный дом площадью 350–400 м², причем с солнечными панелями в качестве альтернативного источника дорогой электроэнергии, поставляемой по дневному тарифу. Доступных решений в то время не было, поэтому пришлось многое делать самому, о чем повествует статья «От умного дома к умным корпорациям».

В 2013 году Алексей спаял свои модули умного дома на Arduino с интерфейсом LAN RJ45, которые были интегрированы с подрозетниками. Решение оказалось довольно маленьким и недорогим, но до производства дело так и не дошло. Поэтому Алексей решил ждать удешевления и массовых продуктов.

Мне стало интересно, почему Алексей вообще задался вопросом замены своих компонентов автоматизации на что‑то чужое, в данном случае Wiren Board? Причин тому несколько.

Во‑первых, это Ethernet. На практике связка MajorDoMo + Ethernet работала не очень стабильно. И приходилось регулярно устройства перезагружать.

Во‑вторых, когда Алексей начинал сборку своего умного дома, у Apple еще не было HomeKit. Но ему хотелось использовать одно приложение на всех устройствах (телефонах, iPad …), с одинаковой логикой. MajorDoMo сюда не очень вписывался. Но было ощущение, что такое приложение вот‑вот должно появиться.

В‑третьих, Алексей предвидел, что вскоре должны появиться мультидатчики в одном корпусе, и свою кабельную сеть он строил в расчете на них. Датчик WB‑MSW v.3 подошел как нельзя лучше.

Наконец, Алексею близка концепция промышленных протоколов, нравится Modbus. Он считает правильным когда вся система автоматизации работает локально, без интернета. Концепция, реализованная в устройствах Wiren Board, очень удачно вписалась в те идеи, которые Алексей когда‑то вынашивал.

В разработке и реализации нового проекта Алексею помогал интегратор Intelligent House. Перед интегратором были поставлены следующие задачи:

• Свет: управление освещением комнат, создание групп светильников и светодиодных лент для акцентного освещения, управление фасадным и уличным освещением.

• Шторы: управление рольставнями и экраном проектора, в том числе по сценариям.

• Сенсоры: датчик движения в прихожей для включения освещения, датчики контроля температуры, влажности и CO₂ в жилых помещениях.

• Контроль протечек: датчики протечки воды во всех влажных помещениях, по срабатыванию перекрытие подачи воды.

• Мастер‑выключатель: по нажатию кнопки отключается весь свет, опускаются рольставни.

• Климат: управление системой отопления в каждой комнате (радиаторы, теплые полы).

• Вентиляция: включение вентиляции помещения при превышении в нем уровня CO₂, причем отдельно для каждой комнаты, при пожаре — выключение установки.

• Солнечные панели: управление системой генерации электрической энергии через солнечные панели, управление накоплением энергии в аккумуляторах, переключение на автономное электропитание по сценариям.

• Zigbee: возможность управления беспроводными устройствами Zigbee, чтобы можно было расширять функциональность умного дома.

• Интеграция в Apple HomeKit: управление через приложение Apple Home и с помощью Сири, установка стационарных планшетов iPad, чтобы умным домом можно было управлять гостям и пожилым родственникам.

• Сценарии автоматизации: «кино», никого нет дома (управление рольставнями), затемнение спален в ночное время, регулирование уровня инсоляции летом, подсветка фасада в ночное время и т. д.

Все начиналось, как и положено, с чертежей, подробных и продуманных.

Контроллер и щит

В качестве основы были выбраны контроллеры Wiren Board 7 с проводным подключением основных датчиков. Там, где провода не были проложены 10 лет назад, используются устройства Zigbee, подключение к контроллеру Wiren Board осуществляется через модуль Sprut.stick ZigBee WBE2R‑R-ZIGBEE‑SH, для сценариев автоматизации на уровне контроллера выбрана оболочка Sprut.Hub, но некоторые сценарии сделаны на уровне облака через HomeKit. Поддерживается и голосовое управление через Siri. Sprut.Hub в данном случае работает и как шлюз HomeKit.

Облачные сценарии отвечают за уличный свет в зависимости от восхода/ заката. Также Алексей экспериментирует со ступенчатым открытием штор в зависимости от восхода солнца. Ещё настроен контактор на ввод электричества: отключает ввод в дом в 7–00, включает в 23–00 — днём дом питается от накопленной в батареях энергии, которая пополняется от солнечных панелей.

Исторически для каждого этажа был установлен свой щит с контроллером. Но Алексей здесь видит преимущество по отказоустойчивости и резервированию функций, поэтому было принято решение оставить подобную концепцию. Второй контроллер лишним не бывает, не так ли? Проводные устройства на каждом этаже подключены к щиту по топологии «звезда».

Еще фотографии

Датчики

В каждом жилом помещении установлен датчик WB‑MSW v.3 в качестве сенсора уровня CO₂ для включения вентиляции. Измеряет он и температуру для регулировки отопления в холодные периоды.

В доме было установлено несколько датчиков протечки, исторически на оборудовании «Нептун», которое осталось в нетронутом виде на втором этаже. В цоколе и на первом этаже Алексей уже перешел с «Нептуна» на беспроводные датчики Aqara, которые работают через Zigbee и подключены к контроллеру Wiren Board. Запорные шаровые краны «Нептун» подключены через модуль WB‑MR6CU v.2 к контроллеру Wiren Board. Перекрывается подача воды на каждый этаж раздельно.

В прихожей установлен пока что единственный датчик движения, который включает свет по сценариям. Здесь тоже используется оборудование Zigbee. Кнопка в прихожей не только включает свет, но и работает в качестве мастер‑выключателя: достаточно зажать ее на три секунды при выходе, после чего будут опущены жалюзи, а весь свет в доме выключен.

На каждом этаже установлены панели управления в виде планшетов iPad в креплениях с индукционной зарядкой. Они позволяют управлять всеми функциями умного дома, если оставил смартфон в спальне. Также можно предоставить доступ гостям или пожилым родственникам.

Климат и вентиляция

В доме установлена приточно‑вытяжная вентиляционная установка с рекуператором. Зимой воздух догревается водяным калорифером, а летом дополнительно охлаждается. Приток осуществляется в жилые помещения, удаляется воздух из нежилых.

Еще фотографии

Вентустановка автоматически поддерживает необходимый перепад давления между притоком и вытяжкой в точке подключения воздуховодов. Это позволило осуществить следующий алгоритм работы вентиляции:

• на ответвлении приточного воздуховода в каждое помещение установлена воздушная заслонка с электроприводом;

• в каждом жилом помещении установлен датчик WB‑MSW v.3;

• при регистрации повышенного уровня углекислого газа в помещении открывается соответствующая воздушная заслонка, что приводит к падению давления в приточном магистральном воздуховоде;

• вентустановка видит это падение давления и увеличивает обороты вентилятора, добиваясь восстановления требуемого значения перепада давления;

• помещение вентилируется с трехкратным воздухообменом.

Поскольку дом большой, а жителей в нем немного, этот алгоритм позволяет иметь высокое качество воздуха, применяя сравнительно небольшую вентиляционную установку. И экономическая эффективность такого решения несомненна.

Сам дом построен с очень толстыми стенами из кирпича, поэтому его теплоемкость очень велика. Это позволяет обойтись без применения кондиционеров. От избыточной инсоляции дом защищают рольставни (подробнее о них ниже по тексту), а приточный воздух охлаждается до 14–15 градусов.,

Есть интересное решение: в качестве источника холода используется колодезная вода. В колодец опущен теплообменник из медной трубы, в котором охлаждается вода, циркулирующая через калорифер вентустановки. Теплопоступления от вентустановки невелики, разбор воды из колодца большой (он также используется для полива). Поэтому не возникает проблем ни с количеством холода для вентустановки, ни с избыточным нагревом колодезной воды (который может привести к росту микроорганизмов в воде). Для питья используется вода из магистрали поселка после очистки в установке с обратным осмосом.

Еще фотографии

Помещения отапливаются теплыми полами и приборами отопления. Температура в контуре теплых полов управляется автоматикой котельной и регулируется по отопительному графику в зависимости от температуры «за бортом». Приборы отопления подключены по лучевой схеме, на коллекторах установлены термоэлектрические приводы. Этими приводами управляет Wiren Board 7 по температуре воздуха в помещении. Требуемая температура задается для каждого помещения индивидуально, возможно ее изменение по суточному и/или недельному графику.

Рольставни

Все окна дома и двери оборудованы рольставнями, которые через модуль WBIO‑DO‑R10R-4 подключены к контроллеру Wiren Board. Используется несколько сценариев:

1. Блокировка дома при отсутствии людей внутри.

2. Затемнение гостиной в режиме домашнего кинотеатра.

3. Затемнение спален в ночное время.

4. Экономия тепла зимой — в зимнее время на ночь закрываются все рольставни для снижения теплопотерь.

5. Регулирование инсоляции в летнее время — вручную либо голосовыми командами.

В доме пока нет отдельной системы автоматической пожарной сигнализации (АПС). Когда ее смонтируют, она обязательно будет интегрирована в систему домашней автоматизации. При появлении сигнала от АПС отключится вентустановка и, если в доме есть люди, откроются все рольставни.

Через HomeKit запрограммированы команды — можно открывать/закрывать рольставни по всему дому или в отдельных комнатах.

Еще фотографии

Освещение

Каждая комната содержит одну‑две зоны освещения, однако в спальне таких зон три, а в санузле хозяина — целых пять. В каждой комнате есть мастер‑кнопка включения/выключения всех зон, но также имеются выделенные кнопки для отдельных зон. Все кнопки выведены на контроллер Wiren Board и модули WB‑MR6C. Свет тоже подключен к щиту и модулям WB‑MR6C.

Внешняя подсветка дома включается через сценарии HomeKit день/ночь.

Солнечные панели

Отличительной особенностью дома можно назвать наличие солнечных панелей, которые Алексей установил довольно давно. В системе на каждой фазе установлен гибридный инвертор Xantrex от Schneider Electric.

С учетом стоимости панелей и оборудования, а также низкой стоимости ресурсов в России, подобный проект вряд ли стоит делать, исходя из целей экономии. Но Алексей решил добавить солнечные панели, поскольку верит в перспективы подобного решения. С каждым годом улучшаются характеристики выпускаемых панелей, они работают с более высоким КПД, рано или поздно их эффективность даже в Подмосковье будет достаточная, чтобы питать дом почти круглые сутки без стационарной электросети.

Однако, даже без солнечных панелей, система накопления энергии от сети с последующим использованием на нужды дома, может быть альтернативой или дополнением к бензогенератору, которые нередко используются для резервного питания в домах с постоянным отключением электричества.

На момент посещения днем 31 января 2023 г. в пасмурную погоду 12 панелей по 300 Вт выдавали всего 200 Вт мощности. В солнечный день мощность может составлять до 2,6–2,7 кВт.

В целом, система электроснабжения дома работает так:

• во время действия ночного тарифа электропитание идет от сети + заряжаются аккумуляторы;

• при дневном тарифе, если заряд аккумуляторов позволяет, питание идет от них через инверторы, если не позволяет — от сети;

• ток, вырабатываемый солнечными панелями, идет на заряд аккумуляторов и/или на инверторы.

Остаток заряда определяется стандартно, по напряжению на аккумуляторах универсальными модулями аналоговых входов WB‑MAI6. WB‑MAI6 могут также измерять постоянный ток с помощью датчиков на эффекте Холла, но эта функция в проекте не используется.

Еще фотографии

Умные игрушки

Новая «игрушка» Алексея — тумба с выдвижным экраном. Причем выдвигается не только экран, но и шкафчик со сверх‑короткофокусным проектором, а также приоткрывается дверца ящика с ресивером для охлаждения.

Беспроводное Zigbee реле Aqara управляет сервоприводами и вентиляторам дополнительного охлаждения ресивера. Реле подключены к контроллеру Wiren Board, который управляет инсталляцией по команде или сценариями.

Здесь мы как раз видим пример самодельной механизации, которая интегрирована в систему умного дома.

Еще фотографии

Экран из микрозеркал позволяет смотреть кино или сериал даже днем. Конечно, установлена многоканальная акустика с поддержкой разных режимов вплоть до Dolby Atmos. Причем акустика многокомнатная, работает через Air Play, можно буквально заставить звучать весь дом.

В HomeKit добавлен сценарий кинотеатра: опускаются жалюзи, поднимается экран, выезжает и включается проектор, выключается свет и музыка.

Интересно, что проектор может работать как фоторамка в повседневных сценариях, проецируя на сцены время или снимки, например.

В той же зоне отдыха установлен настоящий камин. Поэтому можно не только посмотреть кино в домашнем кинотеатре, но и расслабиться под мерцающие угольки.

Во дворе дома развернута автоматическая система полива газонов, которая управляется Hydrawise. Пока интеграции с умным домом нет, но Алексей уже задумал добавлять датчики влажности почвы, поэтому автоматизация этого узла — лишь дело времени.

Сценарии автоматизации

Локальные сценарии автоматизации работают на оболочке Sprut.Hub, облачные — запрограммированы через HomeKit. Клиент получает доступ к обоим средствам автоматизации и может изменять сценарии или добавлять свои. Ниже я приведу несколько примеров.

Еще фотографии

Заключение

Всегда интересно знакомиться с проектами, которые сделаны энтузиастом. Причем здесь можно наблюдать проект в развитии. Алексей начал создавать свой умный дом еще десять лет назад. Он спаял собственные модули на Arduino и установил резервную систему питания на солнечных батареях.

Сегодня умный дом перестроен на современных контроллерах Wiren Board 7 и модулях, а солнечные батареи выполняют функцию не только резервного, но и дополнительного питания. Алексей запасает энергию от электрической сети тогда, когда она стоит дешево. И расходует заряд аккумуляторов в период дорогой энергии. Причем этот заряд пополняется еще и за счет солнца.

Сам по себе умный дом сделан на совесть, есть много интересных и «крафтовых» решений, таких как тумба с экраном и проектором. На всех окнах и дверях установлены рольставни, обеспечивающие затемнение и дополнительную теплоизоляцию. В комнатах поддерживается автоматическая система управления климатом и вентиляцией. Освещение тоже заведено через умный дом, в комнатах может быть до трех зон для создания атмосферной подсветки.

Модуль в контроллере Wiren Board 7 позволяет подключать устройства Zigbee, с их помощью можно легко расширить функции умного дома, например, добавив датчики присутствия или открытия дверей. Автоматизация устройств сделана как сценариями Sprut.Hub на контроллере, так и HomeKit вместе с голосовым управлением Siri.

Мне умный дом Алексея очень понравился. А что скажете вы? Что вы бы посоветовали добавить в умный дом? На какие недостатки вы обратили внимание? Не стесняйтесь, пишите в комментариях.