É uma ótima idéia - e você não precisa reinventar a roda. Já foi feito amplamente, principalmente em residências solares fora da rede, RVs com fiação robusta, residências minúsculas, pessoas que desejam uma casa confortável quando a energia da rede elétrica falha etc. Você pode adaptar os conceitos existentes, mas precisa saber quando solte-os. Quando alguém diz que não está deixando de lado os conceitos certos. Acontece.
Justificação
"Apenas para economizar dinheiro" não vai funcionar. Sua casa ainda precisa de fiação elétrica nos locais legalmente exigidos (principalmente tomadas) porque o Code exige, e você não pode vender sua casa sem ele, o que significa que você não pode obter ou manter uma hipoteca. Isso significa que qualquer sistema DC deve ser uma "sobreposição" pelo menos tanto quanto receptáculos. Não vejo nada na NEC que exige Iluminação 120V, no entanto.
"Porque eu estou fora da rede" é uma excelente razão. "Porque é legal" está bem - é a sua casa.
Porque eu quero mais é uma razão fantástica. É o século XIX, pelo bem de Pete. Casas não devem perder energia. Tudo o que você precisa para corrigir é um sistema de sobreposição usando tecnologia solar fora da rede, e os preços são em queda livre, e você pode obter apenas algumas centenas de dólares se escalar com cuidado. Painéis, controlador de carregamento, baterias, você pode ter um sistema muito bom. Com um pouco mais de trabalho, o sistema pode alimentar a geladeira e um forno bem escolhido (ou simplesmente um forno não elétrico), e você tem a chance de enfrentar tempestades. Você não poderá lavar e secar roupas, mas poderá assistir à Netflix na sua TV. (observe que a maioria dos roteadores, o Roku e muitas TVs aceitam a entrada 21V, e o escritório central possui um banco de baterias do tamanho de submarinos para manter as telecomunicações sempre ativas e backup genérico.)
Distância e Tensão
Ao lidar com baixa tensão, a distância é um fator muito sério. Edison / GE perdeu a Guerra das Correntes. assim cottage vs. McRanchion importa. Corner vs middle de construção, assuntos. Você precisa pensar sobre isso. Não é um negócio, apenas precisa de inteligência ... ou de muito alimentador. Eu recomendo "smarts".
A tensão é um fator imenso, e suas escolhas são 12, 24 ou 36 volts. O 12V tem de longe a melhor seleção de equipamentos, com fobs USB, por exemplo, vendidos a literalmente qualquer posto de gasolina. Mas é o mais difícil de percorrer distâncias, exigindo fios mais grossos. O equipamento 24V existe, mas é necessária mais caça para encontrá-lo. Em troca, você obtém o 4x a eficiência da transmissão, que é um grande negócio. O 36V duplica a eficiência da transmissão novamente, mas o equipamento é escasso, provavelmente não vale a pena. Na verdade, muitos equipamentos 12V usam suprimentos de comutação (por exemplo, drivers de LED) que são flexíveis e, portanto, inerentemente têm a capacidade de trabalhar no 12V e 24V (e, em alguns casos, 36). A questão é se eles o habilitam e têm o dispositivo listado para ele. Esse bucking também os torna resilientes à queda de tensão dentro da razão.
Qualquer coisa no 36V está fora de questão. Já não se qualifica como "baixa tensão" e a CC pode obter um pouco mordida e arcey nessas tensões. Você não quer mexer com isso.
Você também pode colocar um atalho na área de trabalho para uma calculadora decente de queda de tensão, porque estará "morando lá". É difícil encontrar uma boa que não minta para você ... a maioria das boas é otimizada para a instalação da rede elétrica da NEC e apresenta erros ao lidar com o 12V. Este é o melhor que eu encontrei.
Aqui está um conceito para deixar: 3% de queda de tensão. Esse é um "meme" elétrico principal que guia muito design ruim, para o deleite dos fabricantes de cabos. Não está no Código em nenhum lugar. O que está em código são os limites de corrente 310.16 e 240.4D, e uma coisa que eu gosto no cálculo de tensão da Southwire é que ela leva isso em consideração e permite que você escolha qualquer queda em%. Si estão vai ter queda de tensão. Planeje isso. Mas não é o fim do mundo: provavelmente o seu suprimento é 13.8V se uma bateria é suportada, e mesmo em 15% você ainda está no 11.7V. E carregar cargas simplesmente não se importará.
O dilema de aterramento
Lembre-se de que a eletricidade quer voltar para fonte, não moído. Na rede elétrica CA, conectamos como um sistema isolado - o terra é excluído do circuito de corrente normal, ele carrega apenas faltas à terra. Há também um ligação terra neutra em um só lugar que funciona como um "coletor de falhas" e evita que ele flutue / chacoalhe em alta tensão, o que sistemas isolados tendem a fazer. Isso não torna neutro igual a terra. Os EE odeiam isso porque estão acostumados a GND / esse pequeno símbolo sendo o símbolo do retorno normal da corrente (o que chamamos de neutro).
Que tal um sistema CC de baixa tensão? Boa pergunta. O objetivo de isolar a rede elétrica é que ela é perigosa - isso não se aplica a CC de baixa tensão. Mesmo se você construiu o sistema DC isolado, você ainda deseja vincular negativo ao sistema de aterramento para impedir que ele flutue / chacoalhe. Honestamente, não vejo uma razão para não mesclar o Sistema DC sistema de aterramento e retorno atual e estrutura de construção, desde que seja classificado para o atual. Não há dúvida de um trailer, barco ou trem; eles são veículos e isso é POP. No entanto, em edifícios, sua estrutura de aço não é tão maciça nem colada (os veículos são soldados) e, de qualquer maneira, pode ser um ponto discutível: você deve usar métodos de fiação adequados e eles não fabricam o fio Romex 1. Você certamente ficará preso arrastando os cabos 2, se não os cabos 3, independentemente, portanto, o uso do prédio para retorno pode ser discutível.
A decisão final aqui é o seu AHJ, então tenha essa conversa com ele / ela primeiro. Se ele o corrigir, passe os fios negativos. (AHJ = Autoridade com jurisdição, ou seja, seu inspetor elétrico).
topologia
Pense em todos os lugares em que você deseja que a energia CC vá e quanto em watts (ou amplificadores, se você tiver decidido sua tensão). Você pode excluir completamente grandes seções de sua casa. Pense sobre onde colocar a distribuição. Geralmente, você deseja pequenas tiragens para cada carga, não deseja percorrer longas distâncias 12V em fios finos. Todo segmento precisa acessar a calculadora de queda de tensão para ajudá-lo a tomar boas decisões sobre o tamanho do fio. Eu imagino que a maioria das cargas será <4A indo <20 ', portanto, o fio 14AWG produzirá uma queda <0.42V.
Cada caixa de junção precisa estar acessível. Mas um ponto de distribuição precisa apenas seguir o painel de serviço regras se houver disjuntores ou fusíveis que você redefiniria.
Cada circuito deve ser fundido com base no fio mais fino nele: 15A para 14AWG e 20A para 12AWG. Você pode usar cabos maiores, se quiser.
Sempre que um interruptor estiver envolvido, pense em relés para reduzir a distância de carga de energia. Faça as contas dos dois lados, mas um relé pode ajudar, pois a energia não precisa percorrer o loop do relé.
Você tem que quebrar a calculadora, fazer o mapa e fazer as contas.
Exemplo:
Esta é apenas uma maneira rápida de transmitir a ideia, muito mais poderia ser feito com ela. Isso ocorre com uma casa longa e estreita, com toda a ação nas extremidades; portanto, os sistemas LV separados da 2. Tentar passar uma linha de tronco gorda naquele meio longo não fazia sentido, nem passar fios "menores" da 15. Há algum fio grosso entre os pontos de distribuição e a bateria. Optou-se por mover o modem a cabo e o roteador para a despensa para ficar perto da bateria, em vez de perder tempo tentando transportar energia para sua difícil localização na sala de estar. Mais fácil mover as linhas telefônicas e da Internet. Como os galhos eram mantidos curtos, os fios #12 e #14 podiam ser usados, exceto a sala de estar do quarto, que fica iluminada. Há apenas 40 'de alimentador de gordura e 20' de alimentador menor.
Fatores de carga
Uma coisa que se diz muito é "veja quanta energia as luzes precisam". Os lúmens 6500 foram propostos para uma "sala média". Eu estava tipo "você é realmente vai querer um redutor nisso. "Felizmente, o escurecimento da luz DC é simples e confiável, ao contrário do AC.
E por que todas as luzes da casa devem estar acesas ao mesmo tempo? Talvez a resposta certa seja deixe-os escurecer... intencionalmente projete alguma queda de tensão, para avisar os ocupantes para não deixar as luzes desnecessariamente. Isso faz ainda mais sentido em um cenário fora da rede / bateria. onde tal descuido iria queimar bateria. Esse é o tipo de decisão de design que você toma.
Além disso, tudo se resume a um cálculo de "quanto você está disposto a gastar em fio para queda proporcional de tensão". Não há problema em engordar - o alimentador de casa móvel 4 / 0 a US $ 3.50 / ft é mais do que você sempre precisa.
Conversão de tensão
Geralmente, você deseja fazer o mínimo de multiplicação / divisão de tensão que for absolutamente necessário. Dentro de uma casa normal, o fio mais grosso será mais barato que uma bomba de tensão com perdas e agitada.
Isso é especialmente verdadeiro para os inversores 120 / 240 - eles são muito perdidos, especialmente quando são grandes demais e perdem mesmo sem carga. Muitos projetos fora da rede / solar falham porque o usuário não responde por essa enorme carga de vampiros.
Eu faço uma exceção para fornecem - energia solar, eólica, gerador, microhidro ", use a bateria do seu carro para recarregar as baterias flexíveis 3 dias na tempestade de gelo" etc. Você provavelmente não pode fazer muito sobre a fonte de energia estar muito longe da bateria. Este é um ótimo momento para aumentar a tensão o mais alto possível, praticamente para limitar os limites de isolamento. Isso pode ser tão simples quanto colocar os painéis solares em série em vez de paralelo, ou enrolar o gerador de moinho de vento de maneira diferente, ou usar um inversor para bombear o alternador do seu carro até 120 / 240V para transporte.
