Integracja kotła Kospel po Modbus z Home Assistant

Jeśli masz nadwyżki energii z fotowoltaiki i chcesz je wykorzystać do ogrzewania domu, dobrym rozwiązaniem może być elektryczny kocioł Kospel EKCO MN3 zintegrowany z Home Assistant. W tym artykule opisuję krok po kroku, jak połączyłem piec przez Modbus z ESPHome i dodałem go do HA.

Dlaczego Kospel i po co integracja?

Jakiś czas temu, mając spore nadwyżki z fotowoltaiki i ogrzewanie gazowe, postanowiłem rozbudować system o drugi piec, tym razem elektryczny.
Wybrałem Kospel EKCO MN3: prosty, dwufunkcyjny kocioł, który z powodzeniem przepali prąd prosumenta.

Mój system grzewczy już wcześniej opierał się na Vaillant Ecotec z zasobnikiem, ale zależało mi na redundancji i pełnej automatyzacji.
Celem była integracja z Home Assistant, tak aby nie trzeba było ręcznie przełączać zaworów czy sterować piecami.

Pierwszym wyzwaniem było połączenie hydrauliczne, pomógł użytkownik Rysio4001, który udostępnił mi schemat.

Pozostało zakasać rękawy i nauczyć się hydrauliki. Nie ukrywam, robiłem to pierwszy raz.
Po wielu próbach (i kilku poparzeniach) moim oczom ukazał się taki widok:

W sumie to jak lutowanie, tylko przewody trochę grubsze:)

Integracja z Home Assistant

Po uroczystym stwierdzeniu „nigdy więcej”, zacząłem kombinować, jak zintegrować piec z Home Assistant.
Szperając w sieci, a nawet kontaktując się ze wsparciem producenta, otrzymałem odpowiedź: „niet” – żadnej dokumentacji Modbus nie dostanę.
Nie pozostało nic innego, jak metodą prób i błędów zrobić to samemu.

Piec posiada wyjście RS485 (Modbus), jest to jeden ze standardowych protokółów integracji urządzeń.

Hardware:

1. ESP8266 – ale każde esp się nada.
2. HW-0519 – konwerter RS485 do komunikacji po Modbus
3. zamiennie można zastosować moduł HW-97

Schemat połączenia dla HW-0519 wygląda tak:

a dla HW-97, jak poniżej:

Rozpracowanie protokołu

Największym wyzwaniem było rozpracowanie samego protokołu.
Pomocny okazał się scrap strony z oryginalnego modułu internetowego, który zdradzał sporo informacji o rejestrach.
Na tej podstawie zaimplementowałem obsługę w ESPHome.

Po wielu próbach i niejednym zawieszeniu pieca udało się utworzyć integrację działającą stabilnie z Home Assistantem.

Idea jest taka, aby całe rozwiązanie zamknęło się w esphome, oraz aby nie trzeba było nic robić po stronie Homea assistant.

Pełny projekt znajdziecie na GitHubie: OpenKospel

Proponuję przed spięciem wszystkiego wgrać oprogramowanie przez usb do ESP8266, przy programowaniu możesz coś rozłączyć (no chyba że wszystko ładnie polutujesz)

Konfiguracja ESPHome

Dodajemy nowe urządzenie:

Klikamy Continue, a następnie New Device Setup.

Nadajemy projektowi nazwę, np. kospel.

Wybieramy ESP8266 i klikamy Skip.
Teraz otwieramy projekt, pojawi się kod startowy:

esphome:
  name: kospel
  friendly_name: kospel

esp8266:
  board: esp01_1m

logger:

api:
  encryption:
    key: "jakiś_klucz - już powinien być"

ota:
  - platform: esphome
    password: "jakiś_klucz już powinien być"

wifi:
  ssid: "Twoje_wifi"
  password: "Twoje_hasło_wifi"

  ap:
    ssid: "Kospel Fallback Hotspot"
    password: "hotspot"

captive_portal:

Następnie przechodzimy do repozytorium:
OpenKospel – esphome.yaml
Pobieramy kod i wklejamy go na końcu konfiguracji.

Klikamy INSTALL i wybieramy Plug into this computer.
Pamiętajcie, że instalacja przez kabel działa tylko w Edge i Chrome (Firefox odpada).

Po chwili pojawi się opcja Download project – pobrany plik będzie miał nazwę kospel.bin.

Podpinamy urządzenie i klikamy CONNECT.

Jeśli pierwszy raz flashujesz ESP, wyskoczy komunikat o konieczności pobrania sterowników, instaluj je po kolei, wypinaj i wpinaj ESP8266 po każdej instalacji, aż pokaże się poniższy ekran.

Po poprawnym wgraniu pospinaj wszystko i podepnij do wyłączonego zasilania pieca.
Sprawdź pięć razy, czy nie ma zwarć!

Dodanie do Home Assistant

W Home Assistant wchodzimy do Urządzenia i usługi, następnie pojawi się opcja dodania urządzenia.
Klikamy Utwórz i wybieramy obszar.

W ESPHome otwieramy nasze urządzenie 0 zobaczymy sekcję sensorów oraz konfiguracji.
Od tej chwili możemy sterować piecem bezpośrednio z HA.

Integracja z dashboardem energii

Polecam dodać Kospela do Dashboardu energii
(Ustawienia → Dashboardy → Energia):

• Kospel – zużycie energii dzienne CO
• Kospel – zużycie energii dzienne CWU

Dzięki temu uzyskamy przejrzyste wykresy zużycia.

Dodatkowo można sobie stworzyć własny dashboard do sterowania i monitorowania całego systemu.

Automatyzacje

Obecnie do automatyzacji używam Node Red, w połączeniu z Home Assistant jest to rozwiązanie na tyle uniwersalne, że używam go już od kilku lat, który działa bez najmniejszych problemów.
HA sprawdza czy jesteśmy w domu na podstawie telefonów, po wyjściu włącza następujące scenariusze:

• po godzinie od wyjścia obniża temperaturę ogrzewania o 2 stopnie (dodatkowo wspierane jest to harmonogramem)
• Po 24 godzinach automatycznie zmienia włączony piec w tryb Wakacje i wyłącza ogrzewanie wody w zasobniku.
• Automatyczne harmonogramy ciepłej wody sterują pracą zasobnika (do tego używam scheduler card).
• Sprawdzanie ciśnienia w układzie, i w przypadku spadku powiadomienia alarmowe.
• Dzięki integracji z Tauronem, wiem ile mi zostało w prosumenckim magazynie energii i gry go przekroczę dostaję powiadomienie, mogę wtedy przełączyć się na tryb gazowy.

Możliwe problemy

W przypadku, gdyby były jakieś problemy ze stabilnością połączenia:

• Sprawdź zasilanie ESP8266 – wymień kabel i ładowarkę.
• Upewnij się, że przewód RS485 nie idzie równolegle do głównej linii zasilania i nie jest zbyt długi.
• Sprawdź polaryzację podłączenia RS485

Podsumowanie

• Całość kosztów to piec używany lub nowy (w zależności od cen na olx od 1500 do 2500 PLN),
• Rury, złączki – około 500 PLN,
• Założeniem rozwiązania było zużycie nadmiarowego prądu, zostało jak najbardziej spełnione, czy się opłaca? Zwrot inwestycji przy poniesionych kosztach oceńcie sami,
• koszty integracji Modbus, to koło 30 PLN

Niewątpliwą zaletą takiego rozwiązania jest jego elastyczność i możliwość pełnego sterowania z HA, a przełączanie między bardziej efektywnymi kosztowo źródłami ciepła odbywa się automatycznie, bez konieczności wizyty w kotłowni.

Jeśli spróbujesz, daj znać” a jeżeli masz pytania, pisz w komentarzu lub GitHubie