ТЭНы для отопления: виды, принцип действия, правила выбора

ТЭНы для отопления используются в различных приборах, начиная от электрокаминов, заканчивая чугунными радиаторами. Установка ТЭНа — простая и быстрая процедура, подключается он непосредственно в электросеть и имеет большой КПД. Минус — расходы на электроэнергию.

Преимущества и недостатки различных видов электронагревателей

Каждый, кто сталкивался с множественным выбором, прекрасно знает, как непросто даются решения, особенно если цена их высока. Конечно, задачи, стоящие перед специалистом-энергетиком, может быть, и не такие ответственные, как перед авиадиспетчером, и от выбора типа нагревателя жизни людей непосредственно не зависят, но, осознавая это, принимать решение становится отнюдь не проще. Сегодня мы постараемся помочь разобраться, в чем же заключаются принципиальные отличия между наиболее широко распространенными типами электронагревателей. Причем постараемся сделать это в иллюстрациях. Надеемся, этот материал поможет, во всяком случае, упорядочить те моменты, которые нужно принять во внимание при выборе оборудования.

Нагреватель нагревателю рознь

Мы сознательно сузим охват типов нагревателей, так как редко когда встает задача сравнить, например, газовый и электрический котел. Топливо, по большому счету (а вернее, его доступность и цена), являются определяющими при выборе типа котла. Если рядом проходит нитка газопровода и есть условия для подключения, то редко кто будет рассматривать другие варианты. Если, конечно, вопросы эксплуатации не внесут критические изменения. Котельная «на краю» угольного бассейна тоже едва ли имеет альтернативы. До тех пор, пока вопросы экологической безопасности или автоматизации и обслуживания не внесут коррективы.

Так сложилось, что в нашей стране электронагреватели принято относить к бытовому сегменту. Жители больших городов, да и сельские жители, уже привыкли к бойлеру в ванне или на кухне. Многие выбирают электронагреватели в качестве основной или резервной системы для отопления частного дома. Электрическая энергия, в пересчете на тепловую, обычно получается дороже, чем при сжигании газа, дров или угля. Но если говорить об удобстве, то электронагрев оказывается вне конкуренции. Ведь что может быть удобнее включения одной кнопкой и управления при помощи одной ручки? Вот и пробираются электронагреватели в наши дома. Однако на этом они не собираются останавливаться. Более того, у электронагрева в нашей стране (что уж говорить про «не наши» страны!), оказывается, очень богатая история. Промышленные электронагреватели (электрокотлы и электроводонагреватели) относительно большой мощности чрезвычайно распространены. Во многих обстоятельствах у них и вовсе нет альтернатив. Впрочем, не будем отвлекаться. Скажем так: там, где есть условия и целесообразность применения электронагревателей, обычно выбор делается в пользу одного из следующих типов электронагревательного оборудования: электродный, ТЭНовый или индукционный электрокотел.

Хорошо подкованный в теме читатель может спросить: а как же инфракрасные нагреватели?! А мы этот тип пока исключим из рассмотрения, поскольку инфракрасные установки не применяются в системах отопления с жидким теплоносителем и таким образом, к котельному оборудованию не имеют никакого отношения и выступают, если так можно выразиться, в другой весовой категории.

Трубчатый электронагреватель. ТЭН. Просто ТЭН.

Трубчатые электронагреватели исторически являются первыми приборами, приспособленными к преобразованию электрической энергии в тепловую. ТЭН был изобретен в США, о чем свидетельствует патент 1859 года. С тех пор этот вид электронагревательного прибора является самым распространенным, главным образом, по причине относительной простоты конструкции. Надо отметить, что принципиально в конструкции этого устройства практически ничего не поменялось с момента изобретения:

 ТЭН состоит из тонкостенной (0,8 — 1,2 мм) металлической трубки (корпуса), внутри которой находится спираль из проволоки большого удельного электрического сопротивления. За счет этого сопротивления спираль и накаляется. Материалом трубки может быть углеродистая сталь, если температура поверхности ТЭНа в рабочем режиме не превышает 450 °С, и нержавеющая сталь при более высоких температурах или при работе ТЭНа в агрессивных средах. На металл может накладываться химическое или электрохимическое покрытие — лужение, никелирование, фторопласт.

Спираль чаще всего делают из хромоникелевого сплава (чаще можно встретить другое его название – «нихром») или феррохромового сплава. Концы спирали соединены с контактным стержнем, наружная часть которого подключается к питающей электросети. Спираль изолируется от корпуса наполнителем, имеющим высокие электроизоляционные свойства и хорошо проводящим теплоту. В качестве наполнителя, чаще всего, применяют периклаз (оксид магния) или кварцевый песок. После заполнения наполнителя трубку ТЭНа опрессовывают. Под большим давлением кристаллы периклаза спаиваются, фиксируя спираль по оси трубки ТЭНа. Опрессованный ТЭН может быть изогнут для придания необходимой формы. Контактные стержни ТЭНа изолируют от трубки изолятором, торцы герметизируют влагозащищенным кремнийорганическим лаком.

Единичная мощность ТЭНового элемента варьируется от десятков ватт до десятков киловатт. Еще больше разброс в размерах, а уж по форме нагревательного элемента разнообразие ТЭНов и вовсе не имеет себе равных – прямые, спиральные, дугообразные и вообще почти любой формы, которая взбредет заказчику или производителю в голову.

Как известно, чем проще система, тем меньше вероятность выхода из строя. Несмотря на свою кажущуюся простоту, в конструкции ТЭНа не так уж мало элементов, которые служат недобрую службу, а именно: раскаляющаяся спираль, температура которой может достигать 1000 °С; засыпка-наполнитель, от равномерности которой напрямую зависит долговечность ТЭНа; наличие герметизирующих слоев и уплотнений, от которых зависит не только работоспособность ТЭНа, но и его пожарная и электрическая безопасность – именно в таких местах возможны так называемые «пробои» и замыкания. Но и без пробоев напряжение все равно практически всегда передается на корпус, несмотря на наполнитель, поэтому электрокотлы на ТЭНах в обязательном порядке требуют тщательного заземления.

Рассмотрим подробнее плюсы и минусы ТЭНов как таковых (без свойств электронагревателей, которые их содержат – нас интересует принцип нагрева как таковой):

Преимущества

Недостатки

— Универсальность: могут напрямую нагревать почти любые среды. — Компактность и способность «закачивать» относительно большую мощность на единицу площади (высокая удельная поверхностная мощность) — Относительная дешевизна. — Общедоступность. В том числе – доступность сменных деталей. — Простота управления и, как следствие, недорогая автоматизация нагревателя. — Простота монтажа при замене. — Широчайшая гамма форм, размеров и мощностей. — Удовлетворительный срок службы – качественный ТЭН может проработать до 10 тыс. часов. — Если требуется небольшая мощность нагрева (в пределах 1-4 кВт) альтернативы ТЭНу по стоимости и удобству почти не существует. — КПД близкий к 100% при полноценном съеме тепла с ТЭНа (требуется циркуляционный насос). Однако идеальным съем тепла будет только у нового ТЭНа. Отложение накипи сильно портит картину.

— Относительная низкая электробезопасность: необходимо заземлять. — В плане безопасности приходится полагаться только на автоматику: высокая температура поверхности ТЭНа может привести к аварии. — Возможность «пробоев», т.е. замыкания спирали под напряжением на корпус. Даже если изделие заземлено и обеспечивается электрозащита, «пробой» приводит к быстрому выходу ТЭНа из строя. — Из-за высокой удельной поверхностной мощности происходит активное отложение накипи и, как следствие, – снижение теплопередачи, КПД и усиленный износ ТЭНов. — Несмотря на простоту монтажа, нужна достаточно высокая квалификация: при замене можно повредить уплотнения, вследствие чего ТЭН почти сразу придет в негодность. Есть и другие нюансы. — В мощных промышленных электрокотлах, в которых установлено несколько ТЭНов, все перечисленные проблемы умножаются на количество ТЭНов в установке. Это приводит к росту эксплуатационных расходов: ТЭНы нужно проверять, вышедшие из строя – менять, а котел прочищать. Появляются довольно длительные профилактические и аварийные перерывы в работе систем, что иногда бывает недопустимо. — Если требуется большая мощность электронагрева (свыше 100 кВт) недостатки ТЭНов начинают преобладать над преимуществами вследствие роста эксплуатационных и временных издержек.

Как мы видим, ТЭН – это очень хорошее и важное изобретение человечества. Современному человеку без них уже не прожить. Но инженерную мысль остановить невозможно, поэтому изобретением ТЭНа дело не ограничилось.

Электродный котел: детище ВМФ

Сейчас сложно доподлинно установить, правда это или красивая легенда, но производители электродных котлов утверждают, что изначально разрабатывались они для использования на подводных лодках. В принципе, это правдоподобное утверждение, поскольку многие изобретения человечества шагнули в нашу жизнь из военных КБ. Электродные котлы, на первый взгляд, кажутся вообще идеальными водонагревателями: собственно, вода в них греет, можно сказать, саму себя. Вот как это происходит:

Электродный котел представляет собой стальную трубу с подающим и отводящими патрубками. Внутри этой трубы размещаются электроды. Если нагреватель однофазный (в электрокотлах мощностью от 2 до 6 кВт) то электрод один, если трехфазный (в нагревателях мощностью от 9 до 50 кВт), то три. В основу работы электродного котла положен принцип ионизации воды под действием электрического тока (поэтому иногда такие котлы еще красиво называют «ионными» электронагревателями). Как известно, если поместить в воду положительно заряженный электрод (анод) и отрицательно заряженный электрод (катод), то ионы начинают метаться от одного к другому, а поскольку находятся эти ионы в среде, оказывающей сопротивление (вода), то происходит разогрев этой среды. При подключении электрода к сети переменного тока, имеющей частоту 50 Гц, электрод меняет свою полярность 50 раз в секунду, т.е. он 25 раз «побудет» катодом и столько же раз – анодом. Если бы такой смены не происходило, электродный котел, помимо тепла, вырабатывал бы еще чистый водород и кислород, поскольку в нем происходила бы реакция электролиза. Впрочем, электролиз все равно может иметь место при определенных условиях, хотя и не в таких масштабах, как при подключении постоянного тока.

Пожалуй, главной особенностью электродного котла является то, что для обеспечения необходимых параметров нагрева теплоноситель должен быть подготовлен – обычная сетевая вода не подойдет. А если система будет, к примеру, заправлена дистиллированной водой, то вообще никакого нагрева не произойдет. Поэтому теплоноситель для электродного котла должен специально подготавливаться при помощи добавления специальных добавок (солей). По своей сути теплоноситель должен быть превращен в электролит. Так что электродный котел может функционировать только в строго замкнутых системах теплоснабжения с возможно минимальными потерями теплоносителя. Помимо этого, требуется обеспечение особых мер электрозащиты, ведь теплоноситель является токопроводящей средой. Несмотря на заверения производителей электродных котлов, что их продукт – самый эффективный электронагреатель, с этим можно убедительно спорить, ведь у электродов довольно ограниченный срок службы, а необходимость подготавливать теплоноситель отнюдь не снижает величину эксплуатационных издержек.

Итак, подведем итоги по электродным котлам:

Преимущества

Недостатки

— Простота конструкции. — Высокая скорость нагрева. — Компактные размеры. — КПД близкий к 100% (в том смысле, что почти вся потребляемая электроэнергия переводится в тепло. Другое дело, что для получения необходимой тепловой мощности нужно следить за соляным составом теплоносителя и состоянием электродов). — Нет риска аварий, связанным со снижением уровня теплоносителя ниже нормы. Если теплоноситель уйдет из системы – процесс нагрева просто остановится. — Не страшны перепады в электросети. — Простота автоматизации и управления.

— Требуются особые меры электрозащиты. При пробое изоляции риск поражения электрическим током выше, чем в ТЭНовых котлах. — Требуется подготовка теплоносителя и последующий контроль его солевого состава, т.к. электропроводность теплоносителя меняется в процессе эксплуатации, т.е. требуется постоянное и квалифицированное обслуживание. — Специальные требования ко всем элементам отопительной системы (т.к. электролит – агрессивная среда). Либо ставить промежуточный теплообменник. — Образование накипи на электродах. В отличие от ТЭНов, накипь не наносит вреда электродам, однако резко падает мощность нагрева. Нагрузочные характеристики снижаются уже после 60-80 часов работы котла. — Быстрый износ электродов (иногда – до нескольких раз за сезон) и необходимость регулярной замены. — При снижении удельного сопротивления теплоносителя возможно выделение водорода и кислорода, которые представляют собой взрывоопасную смесь (гремучий газ). В штатных условиях выделения не критичны, однако сам факт отрицать нельзя. — Желательна установка котла в новую, специально подготовленную, отопительную систему. Врезка в существующую – нежелательна.

Индукционный электронагреватель: новое или подзабытое старое?

Считается, что электронагреватель индукционного типа – это совсем свежая разработка, потому что активное распространение на рынке этот вид нагревателей получил только в конце XX века. А между тем, предпосылки к появлению этого оборудования были заложены практически одновременно с изобретением ТЭНа! Впрочем, с ТЭНом, и даже с принципом нагрева сопротивлением, индукционный нагреватель не имеет ничего общего. Ничего – от слова абсолютно. Гораздо больше общих «генов» у индукционного нагревателя с… трансформатором!

Впервые явление электромагнитной индукции, то есть возникновение электрического тока под воздействием магнитного поля, обнаружил Майкл Фарадей. Однако между обнаружением этого явления и появлением первого трансформатора прошло не одно десятилетие. Сегодня же современная энергосистема не может существовать без трансформаторов в принципе.

Трансформатор – это электромагнитное устройство для преобразования переменного тока одного напряжения в переменный ток другого напряжения (без изменения частоты). Такой трансформатор состоит из двух и более катушек проволоки, намотанных на ферромагнитный сердечник. Обмотка, на которую подается напряжение, которое требует преобразования, называется первичной обмоткой, а обмотка, которая преобразует магнитную энергию от первой катушки – вторичной обмоткой. Трансформаторы различают по числу фаз, числу обмоток, способу охлаждения. В основном используются силовые трансформаторы, предназначенные для повышения или понижения напряжения в электрических цепях.

Несмотря на то, что трансформаторы в процессе своей работы выделяют тепловую энергию, они не применяются напрямую как нагревательные устройства – все-таки, их прямое назначение в другом. Однако именно это явление, а именно нагрев, возможно, и подтолкнуло пытливые умы инженеров на создание нагревателя трансформатороного типа, КПД которого по тепловой энергии приближается к 100%.

Вообще, сделать индукционный нагреватель можно даже своими руками – ТЭН сделать и то сложнее. Однако если говорить о промышленном устройстве достаточно высокой установленной мощности, конечно, речи о самоделках быть не может. Да и есть у технологии производства индукционных нагревателей одна особенность, которая ему пока не позволила получить в мире широкое распространение – а именно, при всей простоте конструкции, сложно сделать устройство, которое бы обеспечивало достаточно высокий КПД и коэффициент мощности. Рассмотрим схему:

Для начала разберемся, что же такое «индукционный электронагреватель». Как и трансформатор, индукционный нагреватель состоит из магнитопровода (сердечника), выполненного из трансформаторной стали, вокруг сердечника помещается катушка, которая выполняет роль первичной обмотки, т.е. на нее и подается напряжение. А вот вторичной обмоткой служит не другая катушка, как это было бы в трансформаторе, а полый теплообменник, внутрь которого подается и нагревается теплоноситель. Откуда же берется тепло? Тепло выделяется в теплообменнике под воздействием магнитного поля, которое возникает в первичной обмотке. Таким образом, нагревается сам металл, из которого сделан теплообменник.

Надо особенно подчеркнуть, что индукционный водонагреватель работает НЕ как СВЧ-печь, то есть нагрева непосредственно самого теплоносителя здесь не происходит – частота тока не та. Да это и не нужно – преобразователи частоты – приборы капризные, а влияние СВЧ на жизненно важные органы еще до конца не изучено, так что лучше остановится на токах промышленной частоты (50 Гц) этого более чем достаточно, чтобы нагреть металл до разумной температуры и от него передать тепло теплоносителю.

Как любой другой электромагнитный прибор, индукционный нагреватель имеет такую характеристику как коэффициент мощности (обозначается как cosf). И если говорить о конструкции нагревателя, то это значение является очень важным. Этот коэффициент показывает, какая часть электромагнитного поля участвует в процессе нагрева, а какая – теряется. Так вот, вплоть до конца XX века, не была создана конструкция, которая бы могла продемонстрировать достаточно высокий коэффициент мощности, и вследствие этого, успешно конкурировать с ТЭНовыми или электродными котлами. Однако благодаря научным разработкам группы ученых одного из ведущих технических вузов страны, возглавляемой д.т.н. Анатолием Елшиным, удалось создать конструкцию индукционного нагревателя, обладающего практически такой же энергоэффективностью, как у ТЭНового, однако почти по всем другим параметрам его превосходящий.

Несмотря на кажущуюся сложность конструкции, на самом деле, она на удивление проста: в ней фактически отсутствуют какие-то детали и элементы, которые можно было бы назвать «слабым звеном». Здесь только металл, трубы и провода. Единственное, что хоть как-то ограничивает срок службы такого оборудования (если не считать электронику в системе управления) – это изолятор провода в первичной катушке. Предприятия, которые выпускают сейчас индукционные нагреватели в промышленных масштабах, эту задачу решили при помощи технологий, которые применяются на атомных и гидроэлектростанциях – благо технологии сейчас стали общедоступны. Трансформаторы служат десятилетиями, и у индукционного нагревателя – его генетического собрата – есть все шансы установить новые рекорды долговечности.

Преимущества

Недостатки

— Самый высокий класс электробезопасности, обеспечивающийся конструктивно: греющий контур просто не может замкнуться на питающую обмотку, а магнитным полем «долбануть» не может в принципе. Напряжение прикосновения – всего 2В! — Пожарная безопасность, которая также обеспечивается конструктивно. В отличие от ТЭНов, в индукционном нагревателе нет местных перегревов. Теплоноситель нагревается равномерно и теплосъем происходит по очень развитой поверхности, благодаря чему перепад температур теплоносителя с теплообменником не превышает 20-30 °С. — Длительные сроки службы. По заявлению производителя – более 100 000 часов (более 30 сезонов). Это правдоподобно, поскольку срок службы ограничен только изоляцией обмоток, а она весьма долговечна. — Универсальность: может нагревать практически любой жидкий теплоноситель – воду, антифриз, масла. Химический состав не имеет значения. — Естественное омагничивание воды, незначительные температуры нагреваемого металла и легкая вибрация (незаметная человеку) служат отличной защитой от накипи. Отложения практически не образуются. — Практически не требует контроля и профилактики, особенно при наличии автоматической системы управления. Работает по принципу «включил и забыл».

— Высокая материалоемкость и, как следствие, более высокие затраты покупателя на приобретение. — Относительно большие массо-габаритные показатели. — Выше перечисленные недостатки делают малопривлекательным производство и приобретение установок мощностью менее 10 кВт. — Относительно плохая ремонтопригодность теплообменника (впрочем, ремонт и не потребуется при правильной эксплуатации).

Индукционный электронагреватель, таким образом, представляет собой очень серьезную альтернативу ТЭНовым и, тем более, электродным котлам – достаточно визуально оценить соотношение преимуществ и недостатков. Так что можно с уверенностью сказать, что данный тип электронагревателей по праву отвоевывает себе все более емкий сегмент рынка.

Оригинал статьи: https://termanik.ru/printsipy-raboty-elektrokotlov-v-shemah-preimushhestva-i-nedostatki-razlichnyh-vidov-elektronagrevatelej/

Виды сухих трубчатых электронагревателей

Электронагреватели разделены по классификациям, которые основываются, зависимо от принципиальных схем работы и рабочей среды. От указанных требований зависят показатели прочности нагревателя, его конструктивное решение и защита от высокой температуры.В соответствии с областями использования воздухонагреватели делятся по значениям поддерживаемого напряжения в зависимости от решаемой проблемы. Универсальным обогревателем классического типа можно считать воздухонагреватель на 220 вольт. Используется в бытовой технике, в производственных помещениях для подогрева жидкостей в соответствии с технологическими процессами. В специальных областях промышленности применяют сухие нагревательные элементы на 380 или 660 вольт.

Материалы изоляции

Обычный сухой нагреватель для воздуха состоит из металлической трубки со спиралью из проволоки с высоким сопротивлением внутри нее. Чтобы обеспечить хорошую герметичность, компоненты должны плотно прилегать друг к другу, поэтому используется специальный изоляционный материал.Потребитель должен знать, какие материалы входят в конструкцию электронагревателя. Сухие ТЭНы с металлическим оребрением выполнены из нержавеющей или углеродистой стали. Для каждого случая подходит индивидуальный вариант, поскольку рабочая среда предназначена для собственных параметров воздействия на материал. Универсальным свойством материала является коррозионная стойкость. Для сухих нагревателей такие требования невысоки по сравнению с жидкостными нагревателями.

Устройство сухого ТЭНа

• Разные виды нагревателей могут также отличаться и формой. Сухой ТЭН изготавливается только в прямой форме, т. к. размещается в специальной защитной колбе, а обычные нагреватели могут выполняться в самой различной форме.
• Обычные трубчатые электронагреватели для нагрева воды устанавливаются непосредственно в жидкость. Сухие ТЭНы помещаются в герметично запаянную трубку, которая предотвращает непосредственный контакт нагревателя с обогреваемой средой.
• Обычные электронагреватели комплектуются анодом из магния, для предотвращения образования накипи внутри бака. При эксплуатации сухих ТЭНов анод помещают в бак через специально отведенное отверстие.
• Сухими нагревателями можно комплектовать только бойлера, у которых объем свыше 50 литров. Из-за своих размеров они не могут устанавливаться в меньшие емкости.

Особенности конструкции гибких сухих нагревателей

Гибкие нагреватели предназначаются для высоко технологичного нагрева определенных сред. Главным их отличием от стандартных элементов нагрева является то, что им можно придать абсолютно любой формы без использования каких-либо инструментов. Гибкость при этом никак не влияет на эксплуатационные свойства нагревательного прибора. Такие элементы нагрева полноценно конкурируют по своим свойствам и мощности со стандартными моделями включительно и с жидкостными устройствами. Гибкие элементы нагрева в основном используют для обогрева пресс-форм и горячеканальных систем.

Технические данные

Сухие ТЭНы могут изготавливаться в широком ассортименте. Зависимо от типа конструкции и материала оснастки их можно использовать в различных средах. Контактный стержень может иметь различную длину вплоть до 60 см. Именно это значение определяет сферу использования ТЭНа. На основе характеристик среды требующей обогрева и места монтажа подбираются размеры и определенные свойства нагревателя.Диаметр трубки может изготавливаться с разными показателями. Различные модели электронагревателей с разной мощностью определяют скорость выхода на рабочую температуру. Высоким спросом пользуются сухие ТЭНы для нагрева воздуха с мощностью 2 кВт для напряжения 380 Вольт. Устройства длиной от 40 сантиметров могут подключаться к сети 220 Вольт. Востребованы и другие типы нагревателей с диапазоном мощности от 0,2 до 10 кВт.

Особенности монтажа сухих ТЭНов

• Установку и фиксацию производят за счет механических средств, в качестве которых могут применяться хомуты, втулки, зажимы и скобы. Не исключен способ крепления пайкой, но его стоит выполнять с осторожностью. Важно выдерживать расстояние между точками пайки от торца нагревательного элемента на 50 миллиметров.
• Гибкие сухие ТЭНы обычно закрепляют с помощью специального клеевого раствора или механическим способом, укладывая нагреватель в специально отведенные пазы.

Особенности обслуживания

• Производители стараются изготавливать максимально качественные нагреватели, обладающие высокими защитными свойствами для работы в жидкой среде. Но, важно понимать, что своевременное обслуживание оборудования значительно продлевает работу любого нагревательного устройства. Нагреваемые поверхности должны регулярно чиститься от возможных загрязнений. Интервалы между обслуживаниями зависят от рабочей среды и скорости загрязнений.
• В эксплуатации гибких элементов нагрева необходимо использовать защитную смазку в местах контакта нагревательного прибора. Перед запуском оборудования нужно проводить удаление консервационной смазки, которая мешает оптимальной тепловой отдаче.

Оребренные нагревательные элементы отличаются от гладких тем, что на их наружной поверхности расположены перпендикулярные ребра из нержавеющей стали. Это увеличивает нагреваемую поверхность и увеличивает эффективность работы ТЭНа. Нагрев жидкости происходит быстрее.

Предназначение отопительных ТЭНов

Электрические ТЭНы снискали популярность благодаря своей универсальности и высокому КПД. Вся потребляемая ими электроэнергия расходуется по прямому назначению – на обогрев окружающего пространства.

Основными отопительными приборами, где используются ТЭНы являются:

1. Переносные и стационарные масляные электрообогреватели.
2. Водяные радиаторы отопления.
3. Полотенцесушители для ванной.
4. Электрокамины.
5. Электроконвекторы.
6. Электрические котлы.

Указанное оборудование может использоваться в качестве основного или дополнительного источника обогрева. Стоит оно недорого, легко монтируется и не требует специальных навыков при эксплуатации.

Какой мощности должен быть тэн?

В первую очередь нужно обеспечить плавную работу нагревательного элемента. Он не должен выключаться и включаться через чур часто.

Подберете слишком мощный тэн и при выходе на рабочую температуру он у вас будет работать в следующем режиме: 1 минута выключено – щелчок – менее минуты включено – щелчок – 1 минута выключено и т.д.

При грамотном подборе мощности и хорошем утеплении помещения, батарея будет 2/3 времени “отдыхать”, отдавая тепло в окружающую среду, и только 1/3 времени работать, потребляя эл.энергию.

Исходя из этого можете примерно рассчитать расход эл.энергии за месяц.

Помимо щелчков, мощная батарея будет сильно шуметь и булькать. Добавление уксуса или лимонной кислоты для смягчения жидкости не особо помогает.

Здесь наблюдается эффект как в электрическом чайнике. При мощности 2квт мы имеем очень малые размеры сосуда, плюс наличие пустот.

В результате резкого выделения тепла в воду и возникает подобный шум. Чем меньше воды в чайнике, тем сильнее он шумит.

То же самое и в батарее. Когда тэн слишком мощный, скорость нагрева получается на порядок выше скорости отвода тепла, плюс сказывается невысокая скорость циркуляции теплоносителя.

Чтобы решить эту проблему, попробуйте немного провернуть тэн по часовой или против часовой стрелки, изменив его положение. Шумная работа на пределе и постоянные щелчки не только раздражают, но и напрямую влияют на срок службы контактов реле.

Поэтому при выборе мощности тэна исходите из правила:

Установите тэн меньшей мощности, и он у вас вообще не будет отключаться, так как не сможет нагреть воду до нужной температуры.

С одной стороны, это хорошо, батарея никогда не перегреется, даже если будет сбой в работе термореле. Например, для чугуняки (4 секции высотой 500мм), тэн мощностью 300Вт некоторые вообще умудряются вкрутить напрямую без термостата.

Еще один плюс малой мощности – отсутствие раздражающих щелчков. Однако несмотря на это, при недостатке киловатт вы существенно теряете в теплоотдаче.

Вот и приходится искать идеальную формулу.

Когда батарея слишком длинная (12 секций), то лучше вместо одного 1,5кВт тэна, вкрутить сразу два. Снизу радиатора с одной стороны 1кВт, а с другой еще на 0,5кВт.

Либо два по 0,7кВт каждый. Тем самым, прогрев секций будет более равномерным.

С двух сторон батареи она разная. При покупке нагревательного элемента обращайте внимание на буковку, которая обозначает правую или левую резьбу (1.1/4R или 1.1/4L).

По заводским параметрам подобные батареи (с высотой или межосевым расстоянием 500мм), при встраивании в полноценную гидравлическую систему отопления, способны рассеивать чуть менее 200Вт тепловой мощности на каждую секцию (180Вт алюминий, 140Вт чугун).

Однако в нашем случае таких цифр не ждите. Во-первых, теплоотдачу в 180/140Вт обеспечивает только новая батарея. А для подобного обогревателя, как правило используют б/у-шные варианты.

Во-вторых, такая работа возможна только при режиме 90С-подача, 70С-обратка. Мы же в этой сборке применяем тэн с оптимальной рабочей температурой 60-65С.

При морозе на улице до -25С можно накрутить и на +70-75С. Максимально возможная температура + 80С.

Поэтому никогда вы такую батарею в НОРМАЛЬНОМ режиме эксплуатации не нагреете до 90С. В принципе этого и не нужно, так как влечет за собой риски резкого повышения давления.

При вкручивании нагревательного элемента, редко какой из них достает до последней секции. Обычно их длина варьируется в пределах 35-40см.

Есть и эксклюзивные модели на все секции, но под заказ (например, Grepan). Вот сравнительные таблицы равномерности прогрева одной и той же батареи (10 секций) стандартным коротким тэном и удлиненным от Grepan.

Однако большинство из нас применяют все же коротыши. Каким же тогда образом обеспечить равномерный прогрев по всей площади?

Здесь есть определенные нюансы, связанные с наполнением водой.

По мере работы и нагрева, жидкость в любом случае будет испаряться и находить себе выход через верхние клапана. Вы же не хотите дышать подобной химией у себя дома.

А вот для гаража, сарая или дачи с хорошей вентиляцией, хочешь-не хочешь, а придется лить незамерзайку. Подбирайте максимально экологически безвредную (sweet winter, теплый дом и т.п.).

В противном случае, надолго отключенная батарея с водой, просто-напросто разморозится.

У кого есть возможность, заливают масло. Не веретенку или отработку, а трансформаторное. С ним батарея никогда не замерзнет.

А еще такое масло отличный изолятор. Не нужно будет бояться утечек тока при разрушении оболочки нагревательного элемента.

Только имейте в виду, что при такой “заправке” придется искать специальный масляный тэн.

В целях пожаробезопасности нагрев при прямом соприкосновении с маслом не должен превышать 250 градусов. Кроме того, масло быстро разъест все резиновые прокладки между секциями.

Расчет мощности и разновидности ТЭНов

Существует общепринятая формула, при помощи которой можно правильно рассчитать необходимую мощность, вычисления выполняется оперируя тем, что на обогрев 10 м2 площади комнаты затрачивается 1 Квт энергии… Выглядит она следующим образом:

Р=0,0066*m*(T1-T2)/t, где

m — это объем нагреваемой жидкости,

t1 — конечная температура жидкости, градусы Цельсия,

t2 — начальная температура жидкости,

t — период за который нагревается жидкость, мин.

Р — мощность нагревательного элемента.

Попробуем произвести расчет для алюминиевой батареи из 6 секций, объем вмещаемой жидкости около 4 литров. Необходимо за 15 минут подогреть радиатор с 15 градусов до 60. Выполняем расчет:

Р=0,0066*4 (60-15)/15=0,792, таким образом мощность должна составлять 0,8 кВт.

Видео о подключении ТЭНа к одно- и трехфазной сети:

ТЭНы для нагрева воздуха

Данные виды относятся к основным нагревательным элементам в тех приборах, которые используются в калориферах промышленного и бытового назначения, устройствах для создания воздушной теплозавесы, а также в конвекторах и сушильных камерах. Эта разновидность теплонагревателей может выпускаться в гладком, оребренном и изогнутом варианте. Такие ТЭНы можно нагревать до 450 градусов по Цельсию в течение продолжительного времени.

Посмотреть продукцию

Внутреннее устройство электронагревателей

Устройство удобно рассматривать на примере трубчатой модели. Электронагреватель представляет собой заполненную термопроводником керамическую или металлическую трубку с расположенной внутри спиралью. В месте фиксации трубки к фланцу находятся изолирующие втулки, которые делают невозможным контакт токопроводящей спирали с корпусом ТЭНа.

Крепится электронагреватель преимущественно фланцевым соединением, которое позволяет герметизировать внутреннюю среду отопительного прибора от внешнего пространства. Недостатком такой конструкции является невозможность замены спирали при её внутреннем перегорании.

Теория

Что такое ? С точки зрения электротехники это активное сопротивление, которое выделяет тепло при прохождении по нему электрического тока.

По внешнему виду одиночный ТЭН выглядит, как согнутая или завитая трубка. Спирали могут быть самой разной формы, но принцип подключения одинаков, у одиночного ТЭНа два контакта для подключения.

При подключении одиночного ТЭНа к напряжению питания нам нужно просто подсоединить его клеммы к электропитанию. Если ТЭН рассчитан на 220 Вольт, то подключаем его к фазе и рабочему нулю. Если ТЭН на 380 Вольт, то подключает ТЭН к двум фазам.

Но это одиночный ТЭН, который мы можем увидеть в электрочайнике, но не увидим в электрическом котле. ТЭН котла отопления это три одиночных ТЭНа, закрепленные на единой платформе (фланце) с выведенными на ней контактами.

Самый распространённый ТЭН котла состоит из трёх одиночных тэнов закрепленных на общем фланце. На фланце выводится  для подключения 6 (шесть) контактов ТЭНа электрического ТЭН котла. Есть котлов с большим количеством одиночных тэнов, например, так:

См. также

• Закон Джоуля — Ленца
• Обогреватель масляный

Принцип работы нагревательных элементов

Работает ТЭН по следующему принципу. При подключении к сети происходит нагрев внутренней спирали и передача энергии термопроводнику и наружной оболочке. В дальнейшем тепло передается окружающей жидкости, воздуху или твердому материалу.

При нагревании ТЭНа, погруженного в масло или воду, вокруг трубки создаются конвекционные потоки, которые перемешивают теплоноситель и способствуют его равномерному нагреву.

В безжидкостных отопительных приборах температура нагрева обычно ограничена, чтобы не повредить окружающие детали и не спровоцировать пожар.

Для ускорения теплообмена в них часто используется вентилятор, который обеспечивает циркуляцию воздуха как внутри прибора, так и в окружающем его помещении.

ТЭН для водонагревателя – как подобрать новый

ТЭН для водонагревателя — главный элемент. Однако, несмотря на все ухищрения разработчиков водонагревательной техники и по сей день ТЭН – запасная часть, которая периодически требует замены. Однако, подобрать новый ТЭН для водонагревателя не так просто.

Разнообразие ТЭН-ов для водонагревателя

Существует всего 2 типа ТЭН-ов для водонагревателей:

• Открытые для контакта с водой нагревательные элементы – этот тип ТЭН-а для водонагревателя называют мокрым, потому что он расположен внутри бака и его поверхность напрямую обеспечивает нагрев воды. Из-за того, что он незащищен от воды, этот тип нагревательного элемента для работы требует много электроэнергии и быстро покрывается накипью.
• Закрытые от контакта с водой нагревательные элементы – по причине того, что этот тип ТЕН-а для водонагревателя защищен специальной колбой от действия воды в баке его называют сухим. Он дольше служит и потребляет меньше электроэнергии. Но время нагрева воды больше, чем у мокрого тЭН-а.

Параметры выбора ТЭН-а для водонагревателя

К сожалению, когда требуется заменить ТЭН, то выбор замены затрагивает множество параметров, помимо открытого или закрытого типа элемента. Помимо этого, трудность выбора нового ТЭН-а для водонагревателя заключается в том, что найти идентичный нагревательный элемент вышедшему из строя, скорее всего не удастся. Так какие параметры нужно учитывать при подборе ТЭН-а для водонагревателя?

• Тип крепежа – крепление у нового ТЭН-а для водонагревателя и у старого должно совпадать. Оно бывает двух типов – ТЭН с монтажной гайкой и нагревательный элемент на фланце.
• Материал, из которого изготовлен нагревательный элемент – должен совпадать как у вышедшего из строя ТЭН-а, так и у нагревательного элемента для замены, иначе по причине разности потенциалов срок службы не только ТЭН-а, но и бака существенно уменьшиться. Для изготовления ТЭН-ов для водонагревателей применяют 2 вида металлов — сталь и медь.
• Форма ТЭН-а и его размер – в производстве ТЭН-ов для водонагревателей используют прямую и гнутую форму. При подборе нового нагревательного элемента нужно выбирать такую же форму. Имейте ввиду, что помимо формы нужно учитывать и размер ТЭН-а. А в случае с гнутыми нагревательными элементами, нужно учитывать и угол.
• Анод и нагревательный элемент – иногда производитель размещает анод в основание ТЭН-а для водонагревателя. Поэтому, если Ваш старый нагревательный элемент был таким, то новый нужно подбирать с отверстием для анода.

• Величина мощности – как и по предыдущим параметрам, мощность нового ТЭН-а для водонагревателя должна совпадать с величиной старого, иначе настройки в блоке управления собьются. Посмотреть ее можно в паспорте водонагревателя.

В ассортименте «TER-MARKET» Вы найдете разнообразные оригинальные запасных частей по доступной цене. Помимо этого, позвонив, Вы всегда можете рассчитывать на грамотную консультацию от наших специалистов.

1. Отсутствие контакта деталей, находящихся под напряжением, с рабочей жидкостью. Конструкция отличается высокой электробезопасностью, отсутствие токов утечки позволяет ввести в цепь питания защитный блок УЗО.
2. Мощность оборудования постоянна, параметр не зависит от температуры и химического состава жидкости. Мощность меняется только в результате колебаний напряжения в сети.
3. Конструкция нагревателя допускает плавное или ступенчатое изменение мощности, что устраняет резкий скачок напряжения в сети в момент включения или отключения оборудования.
4. Поломка ТЭНа не приводит к остановке установки, поскольку в конструкции предусмотрены дополнительные нагреватели.
5. Допускается эксплуатация оборудования при повышенной температуре жидкости. Степень перегрева определяется механической прочностью металлического резервуара и отходящих от нагревателя трубопроводов.

Литература

• ГОСТ 19108-73 «Электронагреватели трубчатые (ТЭН) для бытовых электроприборов».
• ГОСТ 19108-81. «Электронагреватели трубчатые (ТЭН) для бытовых нагревательных электроприборов. Общие технические условия». Под рук. В. М. Фомина (Министерство электротехнической промышленности СССР). Утверждён Госстандартом СССР. М.: Издательство стандартов, 1990.
• ГОСТ 13268-83. «Электронагреватели трубчатые (ТЭН). Общие технические условия». Министерство электротехнической промышленности СССР. Утверждён Госстандартом СССР. М.: Издательство стандартов, 1984.
• ГОСТ 13268-88. «Электронагреватели трубчатые. Общие технические условия». Разработан: Министерство электротехнической промышленности СССР. Утверждён Госстандартом СССР. М.: Издательство стандартов, 1988.

Что делать, если сломался тэн в котле

Электрические тэны, несмотря на свою надежность, часто могут выходить из строя. Что же делать в таком случае? Если вы имеете дело с заводским изделием, самостоятельно ремонтировать его лучше тогда, когда у вас достаточно опыта. В противном же случае лучше обратиться в специализированный сервисный центр, где вам не только качественно отремонтируют нагревательный элемент, но и проверят на целостность и работоспособность прочие части системы отопления.

Если же вы решили самостоятельно решить проблему, ознакомьтесь с конструкцией вашего прибора, информацию можно взять на сайте его производителя или из его технического паспорта.

Перед тем, как снимать тэн, нужно обесточить устройство, а потом слить теплоноситель. Работоспособность конструкции проверяется при помощи индикатора. Сравните показатели с указанными в техпаспорте, и, если они не совпадают, то прибор нужно заменить.

Варианты установки

Итак, для начала разберемся с вариантами подключения электрокотла в частном доме и квартире своими руками:

• Если мощность водонагревателя не превышает 3,5 кВт, то обычно он запитывается от розетки. При этом допускается использование однофазной сети 220В.
• В том случае, если мощность варьируется в пределах 3,5-7 кВт, необходимо осуществлять электромонтаж своими руками напрямую от распределительной коробки. Это связано с тем, что розетка может не выдержать высоких токовых нагрузок. Как и в предыдущем случае, 220-вольтная сеть допускается для применения.
• Ну и последний вариант, который может встретиться – электрокотел, мощностью свыше 7 кВт. В этом случае необходимо не только вести отдельный кабель от распредкоробки, но и использовать более мощную 3-х фазную сеть 380В.

Ссылки

Рекомендации по выбору ТЭНа

Выделяют несколько советов и рекомендаций, которые необходимо учесть при выборе нового электронагревателя:

• Не стоит выбирать слишком слабый ТЭН, так как из-за него нагреватель будет работать в разы дольше;
• Выбирать нужно устройства от известных производителей;
• Выбранный ТЭН должен обязательно иметь защитное покрытие на поверхности;
• Для покупки нужно выбирать ТЭН, длины которого хватит, чтобы полностью покрыть рабочую зону.

ТЭН – незаменимый нагревательный элемент, использующийся во многих обогревателях. Прежде чем приобрести такую деталь, надо разобраться с тем, что такое тен, какие разновидности таких нагревателей бывают и как правильно их выбирать.

ТЭНы патронного типа

ТЭН патронного типа выполнен в качестве трубки, которая имеет один свободный конец. У него есть важный минус – обеспечение малой площади поверхности для тепловой отдачи, поэтому конструкторам оборудования приходится продумывать методы отведения тепла.

Однако монтаж таких ТЭНов прост – для него предусмотрено особое фланцевое соединение.

Посмотреть продукцию

Правила эксплуатации и обслуживания

Чтобы ТЭН, установленный в батарее отопления, служил как можно дольше, соблюдаются следующие правила:

1. Включение нагревателя происходит только при наличии воды в батарее. Если жидкость попадает на уже нагретую трубку прибора, может случиться небольшой тепловой взрыв. В результате из строя выйдет не только ТЭН: может произойти повреждение батареи отопления.
2. Во время работы устройства на его поверхности будет образовываться накипь, которую необходимо периодически счищать. Рекомендуемый график обслуживания – один раз в три месяца. Если толщина накипи на нагревательной трубке превысит 2 миллиметра, снизится теплоотдача и прибор может выйти из строя.
3. Чтобы исключить возможные скачки напряжения, рекомендуется подсоединить ТЭН через источник бесперебойного питания или стабилизатор. При установке нагреватель заземляется.
4. Производители рекомендуют использовать в роли теплоносителя только дистиллированную воду. В многоквартирных домах с общим стояком соблюсти это требование нереально, поэтому нужно чаще чистить ТЭНы от накипи.