Zonwering automatisch aansturen

Introductie

Je kent het wel: een woning met Zuid-georiënteerde ramen om het winterzonnetje een deel van de verwarming voor haar rekening te laten nemen. Het zorgt er wel voor dat diezelfde zon het huis ook in de zomer lekker warm stookt. Misschien wel té warm. Een goede zonwering aan de buitenkant van je woning is dan noodzakelijk, al dan niet in combinatie met een dakoversteek of airconditioning.

Als uitbreiding op de manuele bediening kan je ervoor zorgen dat de zonneschermen automatisch gestuurd wordt. Het verhoogt je comfort en zorgt ervoor dat de airconditioning (als je die hebt) minder energie zal vragen.

Deze blogpost is gebaseerd op onze specifieke situatie. De bedoeling is om je een beeld te geven over waar je zoal op kan (of moet) letten bij het instellen van de sturing...

Onze woning

  • We hebben een rijwoning met een terras aan de zuidkant.
  • Er liggen zonnepanelen op het dak, eveneens aan de zuidkant.
  • De ramen hebben verticale screens die zogezegd opgewassen zijn tegen stormweer. We hoeven dus geen rekening te houden met de windsnelheid.

Configuratie van de automatisch gestuurde zonwering

De vereisten

Wanneer je iets gaat automatiseren, is het belangrijk om eerst na te denken over wat je precies wenst te bereiken. (Stephen Covey legt het je helemaal uit in zijn 7 habits of highly effective people )

In onze situatie denk ik dan bijvoorbeeld aan deze vereisten. De zonwering mag enkel naar beneden gaan als:

  1. het geen stookseizoen is, aangezien we in de winter de zonnewarmte willen gebruiken om de woonkamer op te warmen.
  2. de binnentemperatuur een bepaalde waarde overschrijdt.
  3. de zon rechtstreeks op de betreffende ramen schijnt. De zon mag dus niet achter wolken verstopt zitten én ze moet op dit moment op de ramen schijnen.
  4. er geen neerslag is, want we willen geen natte zonwering omhoog rollen.
  5. we niet op ons terras zitten, want dan zouden we onszelf kunnen buiten sluiten.

En tot slot willen we ook niet dat de screens bij de minste wolk voor de zon weer omhoog gaan om na enkele minuten weer naar beneden te gaan.

De parameters

Als we bovenstaande vereisten eens van naderbij bekijken, merken we dat we rekening zullen moeten houden met:

  1. De bedrijfsmode van het domoticasysteem (stookseizoen of niet)
  2. De binnentemperatuur
  3. De huidige tijd
  4. Het weer
  5. De stand van het schuifraam
  6. Minimale duurtijd van een bepaalde stand (open of gesloten zonwering)

En dit willen we integreren met de reeds bestaande manuele bediening via de drukknoppen en de visualisatie vanaf telefoon en computer.

Een gouden regel bij alles wat met sturing te maken heeft is "Keep it simple", oftewel "Hou het eenvoudig". Het is immers zo dat met hoe meer parameters je tracht rekening te houden, hoe meer randgevallen je zal opmerken en zal moeten opvangen. Het kan dus geen kwaad om je bij elke parameter af te vragen of die parameter wel meerwaarde biedt voor de sturing.

In ons geval, kunnen we de parameter stand van het schuifraam achterwege laten, aangezien we ook aan de achtergevel een drukknop hebben voorzien om de zonwering manueel te kunnen bedienen. Indien de situatie zich voordoet dat de zonneschermen automatisch naar beneden gaan als we in de tuin zijn, kunnen we deze alsnog omhoog doen via die drukknop.

Voorbereiding van de implementatie

Alvorens je kan knutselen met de configuratie, dien je ervoor te zorgen dat je elk van deze parameters met het domoticasysteem kan uitlezen. Zaken als zomermodus, ruimtetemperatuur en de positie van het schuifraam zijn eenvoudig te bepalen. Maar voor het wolken- en neerslagprobleem heb je eigenlijk een weerstation nodig. Of toch niet?

Wij beschikken momenteel (nog) niet over een weerstation, dus moeten we creatief zijn. Er liggen zonnepanelen op ons dak die we via de aangesloten SolarLog 200 realtime kunnen uitlezen. We kennen dus op elk moment het huidige vermogen van de panelen. Aangezien deze panelen (in onze situatie) aan dezelfde kant georiënteerd zijn als de buitenzonwering, kunnen we hiermee de parameters "huidige tijd" en "het weer" elimineren. Hoewel we dan de vierde vereiste (geen zonwering bij neerslag) niet volledig kunnen garanderen.

We hebben nu genoeg informatie om een eenvoudige sturing op te zetten die aan de eerste drie van bovenstaande vereisten voldoet.

Implementatie

Versie 1

Laat ons de sturing in de eerste versie zo eenvoudig mogelijk houden, zodat we kunnen zien of we op de goede weg zijn. We beginnen bijvoorbeeld met deze configuratie:

configuratie van de eerste versie in Loxone Config
Parameters

Aan de linkerkant van deze configuratie, zien we de verschillende parameters die we in rekening brengen. Voor deze eerste testversie, zijn dit:

Geen stookseizoen woning
configuratie van de bedrijfsmode 'Geen stookseizoen woning'

Deze bedrijfsmode bevestigt dat we momenteel niet in het stookseizoen zijn.

Schaduwvraag gelijkvloers
configuratie van de marker 'Schaduwvraag gelijkvloers'

Dit is een marker die ons eenvoudigweg vertelt dat de ruimte te warm geworden is en dat verdere opwarming door de zon onwenselijk is, ongeacht of die zon op dit moment fel schijnt of niet. In onze situatie, halen we dit uit de schaduwvraag-uitgang van de Intelligente ruimte regeling, maar je zou dit evengoed met een eenvoudige ‘huidige temperatuur groter dan x’ kunnen implementeren.

Felle zon
configuratie van de marker 'Felle zon'

De naam spreekt voor zich: Enkel als de zon schijnt, is het nuttig om de zonwering te gebruiken.
We beginnen ook hier met een zo eenvoudig mogelijke sturing om het concept te testen, zodat we dit later kunnen verbeteren: Als het huidige vermogen groter is dan 1500 Watt, dan beschouwen we dit als Felle zon.

  • Huidig vermogen: Dit toont hoeveel het huidige vermogen van de zonnepanelen is. Hoe we dit uit de SolarLog kunnen uitlezen, is geen deel van deze blogpost, aangezien ons dat te ver zou leiden. Hier maak ik later misschien nog een apart artikel over.
  • Waarde 1500: Dit is gebaseerd op grafieken van historische opbrengsten van onze installatie. De gekozen waarde is een zo goed mogelijke gok en is uiteraard onderdeel van de test.
Logica

In deze zeer primitieve versie van de sturing, volstaat het om de verschillende parameters met een AND-poort met elkaar te verbinden.

Op deze manier activeren we de zonwering als:
Het geen stookseizoen is EN de ruimte te warm is EN de zon fel schijnt

De uitgang van de AND-poort is in dat geval actief. Elke statusverandering van die uitgang dienen we om te zetten in een puls naar de respectievelijke zonwering. In ons geval, hebben we 2 screens die we moeten aansturen: die van de living en die van de keuken, aangezien deze net naast elkaar in dezelfde ruimte geïnstalleerd zijn. Om de uitgang van de AND-poort om te vormen tot commando's die de zonwering in de juiste positie brengen, dienen we gebruik te maken van een Schakelen naar puls-blok, waarbij we de zonwering naar 100% brengen bij het stijgende flank (vraag tot zonwering) en naar 0% bij een dalende flank (geen zonwering meer nodig)

Voor deze laatste stap maken we gebruik van de positie-actor die de zonwering onmiddellijk naar de gevraagde stand brengt. We maken twee actoren aan: één die de zonwering helemaal opent en één die ze helemaal sluit.
Dit kan eenvoudig via het menu:
Randapparatuur EIB-KNX KNX / EIB Uitgebreide actor

  • De Benaming houden we best gelijkaardig als bij de manuele bediening, maar vullen we aan met de stand. Bij de eerste actor gebruiken we 0%, wat Loxone automatisch omvormt naar 0_. De benaming wordt dus ZW keuken 0_.
  • KNX-EIB adressen: Dit verwijst naar het correcte KNX-groepsadres en vullen we aan met een dubbelpunt, gevolgd door de waarde. In ons voorbeeld krijgen we 1/0/5:0%.
    Een belangrijke opmerking is dat we voor de actor waar we de zonwering helemaal willen sluiten, niet 100%, maar 255% dienen mee te geven. De waarde voor dit veld is bij de andere actor dus 1/0/5:255%.
configuratie van de marker 'geen zonwering'
configuratie van de marker 'zonwering helemaal gesloten'
Testresultaat

Als we bovenstaande configuratie testen, merken we dat deze zeer eenvoudige sturing, zoals verwacht, reeds aan onderstaande zaken voldoet:

  • Enkel indien geen stookseizoen
  • De binnentemperatuur overschrijdt een bepaalde waarde
  • De zon schijnt rechtstreeks op de betreffende ramen
  • Er is geen neerslag
  • Enkel indien we niet op ons terras zitten
  • De manuele sturing blijft functioneren zoals voorheen
  • De zonwering gaat niet bij de minste wolk weer omhoog en vervolgens weer naar beneden

Versie 2

Het concept uit de vorige versie werd getest en voldeed aan hetgeen we er van konden verwachten. De tijd is aangebroken om de sturing te verfijnen. Laat ons beginnen met het laatste rode puntje, aangezien dit het meest storend is. We gaan de sturing slimmer maken door te zorgen dat de zonwering niet onmiddellijk omhoog en omlaag gaat. We zouden deze logica aan de uitgang van de AND-poort kunnen implementeren, maar dan lopen we later tegen het probleem dat de vertraging ook optreedt op het moment dat het begint te regenen. Bij de huidige sturing willen we ook geen vertraging als de parameter schaduwvraag van status verandert. We kiezen ervoor om dit te implementeren bij de parameter Felle zon.

configuratie van de marker 'Felle zon'
configuratie van het blok 'In- en uitschakelvertraging'

Dit zijn de veranderingen die ik doorvoer ten opzichte van de eerste versie:

  1. De waarde die het huidige vermogen dient te overschrijden, wordt opgekrikt van 1500 naar 2000. Onze zo goed mogelijke gok uit de eerste versie bleek aan de lage kant ingeschat te zijn om van felle zon te kunnen spreken.
  2. We bouwen een In- en uitschakelvertraging in, waarbij we instellen dat er pas Felle zon is als het huidige vermogen minstens 5 minuten lang boven onze drempelwaarde van 2000 Watt blijft. We geven wolken het voordeel van de twijfel, want het huidige vermogen moet minstens 20 minuten onder de drempelwaarde blijven alvorens we de status van Felle zon weer opheffen.
    Je kan dit functieblok vinden via het menu:
    Randapparatuur Tijd In- en uitschakelvertraging
Testresultaat

Uittesten van deze aanpassingen levert ons inderdaad dit resultaat op:

  • Enkel indien geen stookseizoen
  • De binnentemperatuur overschrijdt een bepaalde waarde
  • De zon schijnt rechtstreeks op de betreffende ramen
  • Er is geen neerslag
  • Enkel indien we niet op ons terras zitten
  • De manuele sturing blijft functioneren zoals voorheen
  • De zonwering gaat niet bij de minste wolk weer omhoog en vervolgens weer naar beneden

Opmerking: Bovenstaande tekst en afbeeldingen zijn gebaseerd op Loxone Config versie 7.4.4.14. De afbeeldingen en de uitleg hieronder zijn gebaseerd op Loxone Config versie 8.0.7.19, aangezien ik een update had doorgevoerd tijdens het schrijven van dit artikel.

Versie 3

Er blijven dus nog twee van de zeven vereisten over om te implementeren. Laat ons met de meest belangrijke beginnen: Er is geen neerslag.
Ook hier zullen we weer creatief uit de hoek moeten komen, want we beschikken niet over een weerstation. We zouden kunnen opteren om de Loxone Weather Service te gebruiken, maar dat is geen gratis dienst. Daarom werken we met een virtuele http-input om de webservice van openweathermap.org uit te lezen. We gebruiken deze versie van de API: http://api.openweathermap.org/data/2.5/weather. Ook hier is de exacte implementatie geen onderdeel van dit artikel en zal dit waarschijnlijk in een latere post nog in detail besproken worden. Het komt erop neer dat we alle weercodes van 800 tot en met 803 als Droog weer kunnen beschouwen.

Om ervoor te zorgen dat ook de laatste vereiste ingelost wordt, splitsen we de twee zonweringen op en linken we ook het magneetcontact van de schuifdeur aan de sturing. In onderstaande afbeelding is dat MC13 - Keuken onderaan.

En om het verhaal helemaal compleet te maken, werd er bij wijze van voorbeeld aan elk zonnescherm ook een tijdsklok voorzien waarin de werkelijke uren geprogrammeerd staan van de rechtstreekse zonneschijn op dat raam.

Finale versie van de sturing
Testresultaat

Uittesten van deze aanpassingen levert ons inderdaad dit resultaat op:

  • Enkel indien geen stookseizoen
  • De binnentemperatuur overschrijdt een bepaalde waarde
  • De zon schijnt rechtstreeks op de betreffende ramen
  • Er is geen neerslag
  • Enkel indien we niet op ons terras zitten
  • De manuele sturing blijft functioneren zoals voorheen
  • De zonwering gaat niet bij de minste wolk weer omhoog en vervolgens weer naar beneden

Gedurende de afgelopen zomer hebben we regelmatig bijsturingen gedaan om tot bovenstaand verhaal te komen. We zijn zelf tevreden over het resultaat.

Heb je een gelijkaardige ervaring of opmerkingen bij dit artikel? Laat het hieronder dan zeker weten in een reactie.

Commentaar verzorgd door Disqus