Как подключить терморегулятор (термостат) водонагревателя к ТЭНу

Для контроля нагрева воды с помощью ТЭНа применяется специальное небольшое устройство — терморегулятор. Он может иметь различную конструкцию, однако принцип работы будет очень похожим для всех вариантов сборки. В статье узнаем, как подключить терморегулятор к ТЭНу водонагревателя и о каких тонкостях следует помнить при установке.

Как подключить терморегулятор

Устройство ТЭН

Трубчатый электронагреватель (ТЭН) — это электрический прибор в виде многослойной металлической трубки, позволяющий преобразовать электрическую энергию в тепловую. Обычно устройства-ТЭНы устанавливаются в системах нагрева воды (например, в бойлерах или котлах), что позволяет получить горячую воду для бытовых нужд или отопления помещения. В зависимости от конструкции различают несколько разновидностей ТЭНов, но большинство устройств имеют трехслойную трубчатую конструкцию:

В качестве внешней оболочки ТЭНа выступает тонкостенная металлическая трубка, которая обычно выполняется из меди, латуни или углеродистой стали. Металлическая трубка получает тепло от нагревательного стержня через слой изолятора (они располагаются внутри трубки). Снаружи металл контактирует с воздухом или водой, что приводит к ее нагреву.
Внутри тонкостенной металлической трубки располагаются сухой наполнитель, в качестве которого выступает кварцевый песок, корунд или оксид магния. Наполнитель обладает электроизолирующими свойствами, поэтому он не пропускает электрический ток, генерируемый внутренним стержнем. Также наполнитель хорошо пропускает тепло, благодаря чему осуществляется нагрев внешней трубки ТЭНа.
Внутри наполнителя располагается тонкая металлическая спираль, которая обычно выполняется на основе нихрома. Спираль обладает высоким электрическим сопротивлением, поэтому при прохождении электрического тока она сильно нагревается. Снаружи спираль через провода подключается к источнику электрического тока, а на концах спирали имеются кремниевые заслонки-изоляторы.

Принцип работы трубчатого электронагревателя прост. При подключении к источнику тока электричество проходит через спираль, что приводит к ее нагреву. Тепло передается сухому наполнителю, который благодаря изолирующим свойствам не пропускает электрический ток в окружающее пространство. Тепло нагревает внешнюю металлическую трубку, что приводит к нагреву внешней среды (воды или воздуха).

Обратите внимание! Для нагрева воздуха часто используются ТЭНы с ребристой гофрированной трубкой, что позволяет увеличить теплоотдачу и КПД устройства.

ТЭНы для отопительных батарей и радиаторов

Приборы предназначены для прогрева теплоносителя и поддержания заданного режима нагрева в пределах установленного времени. Устанавливается ТЭН электрический в любые приборы, заполняемые жидкостью, в том числе батареи, котлы, применяется в качестве основного или дополнительного источника тепла. Мощность устройства выбирается в зависимости от площади помещения, но рекомендуется использовать агрегаты в качестве временного источника обогрева.

Совет! При установке нагревателя в прибор автономного типа уделяется внимание материалу батареи и мощности устройства. Например, можно купить ТЭН для чугунной батареи, которая применяется для прогревания подвала, подсобки или гаража.

Тепловые электронагреватели удобны в использовании, потому что размещаются в батарею, не включенную в общую магистраль. Радиатор заполняется жидкостью только в объеме корпуса. Специалисты советуют поменять воду на техническое масло, чтобы при отключении нагревателя прибор не перемерзал. Батарея с тепловым нагревателем обладает повышенной мощностью и большей теплоотдачей, что выгодно для быстрого нагрева небольших по площади помещений, дачных домов.

Совет! Если планируется использовать электрический прибор в квартире, ТЭН в батарею устанавливается на каждый тепловой агрегат, в который можно заливать воду при условии постоянной работы системы.

Типы приборов достоинства и недостатки

Производители предлагают несколько видов устройств:

Трубчатые нагреватели. Трубчатые секции удобны для установки в бытовые приборы отопления, передача организуется конвекционным или инфракрасным типом излучения.
Оребренные приборы. Удобные и практичные устройства с увеличенной площадью теплоотдачи. Пластины расположены по всей плоскости прибора, поэтому прогрев помещения происходит быстрее. Лучше всего оребренные нагреватели работают в системах воздушного типа, оснащенных вентиляторами.
Патронные приборы. Это агрегаты с одним свободным концом, который диктует правила установки. Полированное стальное покрытие усиливает контакт с теплоносителем, устройство можно вставлять в отверстие котла, батареи, фиксация на фланцы.

Преимущества нагревателей:

простота, удобство монтажа;
можно найти приборы невысокой стоимости;
надежность;
ремонтопригодность.

В продаже есть устройства с турбонагревом и антизамерзающими свойствами. Также схему можно оборудовать дополнительными приборами для автоматического запуска и выключения.

Недостатки:

Газовые отопительные конвекторы для дома и их устройство

Повышение затрат на обслуживание. Электрические ТЭНы увеличат счета за потребление электроэнергии. Снизить выплаты можно при формировании автоматической схемы запуска и отключения при достижении заданных параметров температуры.
Сниженная эффективность. В сравнении с обычной отопительной системой батареи дают значительно меньше тепла из-за сниженной скорости циркуляции теплоносителя.

Совет! Выбирая между масляными обогревателями и электрическими тепловыми нагревателями, вторые станут выгоднее, при условии, что на батареи с ТЭНами установлены приборы автоматического контроля.

Правила выбора нагревательного ТЭНа для батареи

Основные характеристики приборов, на которые нужно обращать внимание:

Мощность. Для обогрева квартиры с качественной теплоизоляцией достаточно показателя 20 Вт/м3, для строений частного типа площадью 25-30 м2 подойдет устройство мощностью в 30 Вт/м3, в старый дом с недостаточной теплоизоляцией подойдут ТЭНы для радиаторов отопления мощностью в 50 Вт/м3. Устройства выпускаются с рабочими показателями 800-2000 ватт.
Вид. Чтобы определить нужную форму, материал, толщину и сечение заглушек электронагревателей, следует сначала внимательно изучить характеристики батареи или покупать оба прибора вместе. Характеристики и размеры указываются в техническом паспорте устройств.
Длина нагревательной трубки. Эта деталь должна быть длинной для поддержания равномерности циркуляции теплоносителя во всех секциях батареи. Стандартный размер длины трубки высчитывается по длине радиатора минус 10 см.
Производитель. Хорошо зарекомендовали себя приборы от польских, итальянских, российских изготовителей. Производители из РФ предлагают продукцию, адаптированную под разные регионы. Китайские устройства следует брать с осторожностью, требовать сертификаты и проверять на прочность, качество.

Технология монтажа нагревателя в радиатор

Чтобы установить нагреватель в батарею, нужно открутить заглушку радиатора, вставить ТЭН, закрутить резьбу и герметизировать зону стыка резиновым уплотнителем. Аналогично выполняется монтаж в любых радиаторах. Если устанавливается ТЭН для отопления с терморегулятором, надо обратить внимание на схему монтажа в техническом паспорте изделия. Производитель дает четкие рекомендации.

На заметку! На батарею с ТЭНом нужно установить отсекающий вентиль, байпас. При отсутствии запорной арматуры тепло уйдет в соседские радиаторы, байпас снижает риск нарушения циркуляции теплоносителя в магистрали отопления по всему стояку.

Прикручивать прибор требуется осторожно, не прилагая больших усилий, чтобы не лопнула контргайка и крепеж нагревателя. За отсекающим вентилем рекомендуется установить небольшой расширительный бак, который рассчитан на 10% объема всего теплоносителя. Это надо для сброса излишков жидкости при ее нагревании.

Схемы включения ТЭН в однофазную сеть

В многих домах используется однофазная электрическая сеть. ТЭНы могут иметь различный уровень рабочего напряжения, однако для дома рекомендуется покупать устройства с напряжением 220 вольт. Различают следующие варианты подключения ТЭНа в однофазную сеть:

Прямое подключение в розетку. Если Вы купили маломощный ТЭН с уровнем мощности до 1 киловатт, то можете смело подключать его в рабочую розетку напрямую. Также можно подключить несколько нагревателей (последовательно или параллельно), однако их общая мощность не должна превышать 1 киловатт, а для подключения рекомендуется использовать более надежную вилку. Такие ТЭНы плохо подходят для отопительных систем, поскольку они генерируют мало тепла, но на их основе часто делают кипятильники и электрические чайники.
Подключение через автовыключатель. Если хотите поставить дома более мощный ТЭН, рекомендуется подключать его напрямую к электрическому щитку с помощью переключателя. Самым простым вариантом будет использование однополосного переключателя, который подключается к фазе. Чтобы улучшить работу нагревателя, можно использовать двухполосное устройство, которое на щитке подключается к фазе и нолю. Также существуют трехконтурные системы с заземлением, которые автоматически отводят ток и обесточивают автомат при коротком замыкании или при перегрузке. Это позволяет избежать поражения током, а также защищает технику во время нештатной ситуации.
Подключение через схему с регулировкой температуры. В данном случае установка ТЭНа осуществляется через различные терморегулирующие устройства, которые позволяют держать температуру нагрева в определенных пределах. Основные устройства этой категории — реле, пускатели, контакторы и другие. Большинство этих устройств работают по схожему принципу — они встраиваются в цепь и отслеживают уровень температуры, а в случае избыточного нагрева они размыкают цепь. Также они могут выполнять вспомогательные функции — размножают контакты, перераспределяют уровень нагрузки, выступают в роли предохранителя при замыкании и так далее.

Устройство и схемы подключения ТЭН видео

Что собой представляет терморегулятор

Терморегулятор (термостат) — это механическое или электронное устройство, которое встраивается в цепь электронного контура, обслуживающее нагревательный прибор. Терморегулятор имеет компактные размеры, а его главной функцией является регулировка уровня нагрева. В основе термостата лежит чувствительный элемент, который под действием температуры окружающей среды меняет свои свойства.

Эти свойства могут иметь различную природу:

Геометрическая форма (металлические регуляторы).
Уровень жидкости (капиллярные устройства).
Фоточувствительность (инфракрасные датчики).
Уровень напряжения (электрические термостаты).

Назначение

Назначением терморегулятора является поддержание уровня тепла в нагревательном контуре в определенных пределах. Регулятор может работать с водой, атмосферным воздухом, а также с твердыми телами. Обычно регуляторы подключаются к системе нагрева воды в отопительных системах. Также их подключают к домашним бойлерам для получения горячей воды и и в системах категории «Теплый пол».

Термостаты могут работать с различными контурами — от отдельных приборов до крупных многоэтажных домов. При выборе устройства следует учитывать не только его режим работы, но и температурную чувствительность, а особенно критичен этот вопрос в случае отапливания больших контуров. Основные категории устройств по уровню температурной чувствительности:

С низкой чувствительностью. В таком случае погрешность работы устройства составляет 2-5 градусов, а использовать такие устройства рекомендуется в небольших отопительных контурах, для которых точность не имеет большого значения. Например, это могут быть магазины, постройки технического назначения, небольшие офисы и так далее.
Со средней чувствительностью. В данном случае точность устройства находится в пределах 0,5-2 градусов, а подходят такие установки для жилых домов, отдельных нагревательных контуров в частных квартирах, а также для построек технического назначения.
С высокой чувствительностью. При таком варианте чувствительность составляет 0,01-0,5 градусов. Такие приборы обычно применяются для отопления специальных складов, где содержатся объекты, чувствительные к температурным перепадам, а также в стиральных машинах, электрических печах, автомобилях.

Внимание! Приборы с высокой чувствительностью могут ставиться и в обычных домах или квартирах, однако в такой точности мало практической пользы. Поэтому чаще всего в жилых объектах ставятся устройства со средней чувствительностью.

Принцип действия

Принцип действия термостата базируется на различных физических принципах в зависимости от категории устройства. Термостат отслеживает уровень нагрева теплового контура, а устанавливается он в разрыв электрической цепи фазового кабеля. Устройство может иметь фиксированную температуру работы (большинство механических установок) или плавающую (электронные устройства). Однако работают они по идентичному сценарию:

ТЭН нагревает отопительный контур, а терморегулятор отслеживает уровень нагрева с определенной чувствительностью.
В случае избыточного нагрева термостат размыкает электрическую цепь, что приводит к остановке работы нагревательного элемента.
При снижении температуры ниже минимальной отметки термостат вновь замыкает цепь, что запускает работу нагревателя.
Цикл «нагрев-охлаждение» длится до тех пор, пока ТЭН с термостатом подключен к электрической сети, а пользователь зачастую может установить пороговые значения по температуре.

Термостат и водонагреватели видео

ТЭНы для котлов отопления

Производители предлагают нагреватели для бытового применения и мощное оборудование для использования в промышленных системах отопления. Бытовые агрегаты удобны для встраивания в котлы для автономных систем, промышленные схемы оборудуются приборами с высокой мощностью и специфическими требованиями.

Виды приборов их достоинства и недостатки

Для отопительных котлов применяются патронные и блочные элементы. Блочные нагреватели представляют собой пучок трубок, размещенных на одной платформе. Применяются изделия для повышения мощности нагревательного котла. Блочный ТЭН ускоряет передачу тепла, при этом нагрузка на каждый отдельный элемент снижена. Устанавливать блочные устройства можно в котлы бытового применения или устройства дополнительного нагрева. Мощность электротэнов для водяного отопления 5-15 кВт, подключение к отдельному кабелю, стандартная проводка может не выдержать нагрузки.

Различают приборы по типу присоединения и структуре:

Типы радиаторов и батарей – водяные отопительные конвекторы

гладкие с ровной поверхностью нагревательного элемента;
оребренные с фиксацией на прижимные гайки, шайбы, ребра прибора изготавливаются из прочной металлической ленты с дополнительным защитным покрытием;
одноконцевые, похожие на кипятильник, с водными контактами на одной стороне;
двухконцевые, оснащенные водными контактами с обеих сторон.

На заметку! Одноконцевой ТЭН для котла отопления считается лучшим для электрических устройств равной мощности нагрева.

На один котел можно устанавливать более одного нагревателя с условием предварительного расчета мощности оборудования. Минимальная мощность нагревателей 1 кВт, максимальный предел определяется производителем. Технические параметры – длина 20-600 см, сечение трубки 6-18,5 мм.

Плюсы приборов:

Экономный расход энергоносителей. Если установить ступенчатый или блочный нагреватель для котла, можно снизить затраты на обслуживание на 30%.
При работе оборудование не выделяет вредных газов, продуктов сгорания.
Масса изделий незначительна, поэтому нет опасности утяжеления котлов настенного типа.
Компактные ТЭНы для нагрева воды можно устанавливать в приборы любых габаритов, получая дополнительные преимущества от маломощных котлов. Дооснащение не требует разрешительных документов, монтаж осуществляется самостоятельно.

Важно! Как при работе с любыми электроприборами, розетку для нагревателей нужно заземлять, обеспечить прочие требования для безопасной эксплуатации устройства.

К минусам относят:

ускоренное образование накипи;
чтобы скорректировать мощность нагрева теплоносителя нужно выключить все обогреватели;
хрупкие приборы требуют осторожности при чистке, чтобы не повредились контактные стержни, и не нарушилась герметичность внешнего вывода.

Включать устройства без заполнения емкости теплоносителем нельзя, это приведет к сгоранию приборов. Оснащая ТЭНами котлы с встроенным оборудованием, следует проверить контроль автоматического выключения и удобство замены нагревательного элемента.

Виды терморегуляторов

В зависимости от конструкции различают следующие виды терморегуляторов:

Металлический стержень. При повышении температуры стержень нагревается, что приводит к увеличению его размеров. При достижении определенной длины устройство размыкает цепь и нагревательное устройство приостанавливает работу.
Термопара. Устройство состоит из V-образной металлической скобы и управляющего реле. По скобе проходит электрический ток, сопротивление которого может меняться в зависимости от температуры окружающей среде. При сильном нагреве скоба передает сигнал на реле, которое останавливает работу нагревателя.
Колба с жидкостью. Роль терморегулятора выполняет небольшая колба с жидкостью, которая расширяется при нагревании, а также управляющее реле. При сильном нагреве происходит избыточное расширение жидкости, что запускает реле, которое размыкает цепь.
Инфракрасный датчик. Устройство представляет собой фотоэлемент, обладающий тепловой чувствительностью в инфракрасном спектре, а также реле. При избыточном нагреве срабатывает фотоэлемент, который посылает сигнал реле, что приводит к размыканию цепи.

Внимание! Существуют также металлические терморегуляторы, работающие по иному принципу. Такие устройства выполнены в виде пластины из двух различных сплавов. При нагреве/остывании металл выгибается по определенным углом, что приводит к размыканию/замыканию электрической цепи.

Сферы применения терморегуляторов

ТЭНами сегодня оборудованы многие устройства — нагревательные бойлеры, стиральные машины, транспортные средства, электрические печи. Терморегуляторы на таких устройствах позволяют включать или выключать нагревательный элемент, чтобы или не допустить избыточного перегрева. Термостаты на таких устройствах часто подключаются к специальному блоку, который управляет прибором в комплексном режиме (отслеживает температуру, влажность, сигнализирует о поломках). А выставить пороговое значение для температур можно с помощью панели управления.

Что такое электротэны

ТЭН – это трубчатый электрический нагреватель. По сути, это полая трубка, выполненная из нержавеющей или углеродистой стали. Внутри расположена проволочная спираль, которая отличается высоким показателем сопротивления. Для монтажа предусмотрена латунная гайка, которая вкручивается в отопительный прибор. ТЭН устанавливается в любые радиаторы, подходит как для старых чугунных батарей, так и для современных алюминиевых и биметаллических.

Оптимальным вариантом считается ТЭН, оснащенный терморегулятором. Это приспособление позволит контролировать температурный режим и убережет нагревательный элемент от перегрева. Учитывая, что прибор будет устанавливаться в радиатор отопления, роль теплоносителя исполнит вода.

Работают электрические ТЭНы довольно просто. После подключения к домашней сети спираль, установленная внутри трубки, начинает нагреваться, передавая энергию теплоносителю. Если устройство оборудовано терморегулятором, выставляется необходимый температурный режим. После того как батареи достигнут установленной температуры, электрическая цепь разомкнется, и ТЭН отключится. Когда жидкость в батареях начнет остывать, устройство включится в автоматическом режиме.

ТЭН с термостатом имеет несколько дополнительных режимов:

Турбо. В этом режиме нагреватель включается на короткий промежуток времени, но использует при этом максимальную мощность. Турборежим применяется для быстрого прогревания комнаты.
Антизамерзание. Эта функция актуальна в основном для нежилых помещений. ТЭН работает на минимальной мощности, предотвращая промерзание системы в аварийных случаях.

Электронагреватель для батареи позволяет с минимальными затратами средств, времени и сил превратить отопительный прибор в автономную систему.

Варианты подключения и установки термостата

Для сбора нагревательного контура с помощью ТЭНа применяются одножильные кабели. Термостат при таком сценарии устанавивливается в разрыв фазового провода, ведущего к плюсовой клемме ТЭНа. Устройство анализирует уровень нагрева, а в случае избыточной температуры оно размыкает цепь, что приводит к обесточиванию нагревательного элемента до нормализации температуры.

Термостат рекомендуется подключать через магнитный пускатель. Связано это с тем, что большинство ТЭНов обладают большой мощностью, которая может вызвать перегрузку в электрической сети, а пускатель позволит адаптировать устройство под нужды дома. На входе также рекомендуется поставить запасной защитный термостат-предохранитель, который сможет обесточить сеть в случае выхода из строя основного терморегулятора.

Внимание! Для установки термостата также применяются системы на основе двухжильного кабеля. Однако такие системы больше подходят для работы радиаторов или теплого пола. Если же у Вас стоит ТЭН, то лучше использовать именно одножильный кабель.

схема подключения

Пошаговая инструкция подключения терморегулятора к ТЭНу

Способ монтажа терморегулятора зависит от категории устройства и габаритов ТЭНа. Вне зависимости от типа нагревательного элемента термостат нужно крепить в разрыв электрической сети на фазовый провод. Если Вы работаете с домашним бойлером, то с большей долей вероятности там будет стоять металлический регулятор-стержень, который располагается внутри ТЭНа в специальном отверствии. Подключение регулятора в таком случае будет выглядеть так:

Отключите нагревательное устройство (бойлер) от электрической сети, а также перекройте подачу воды (по стояку или с помощью подводящего крана, если он имеется). Разберите устройство согласно инструкции, найдите ТЭН, открутите монтажные крепления и вытащите нагревательный элемент.
Большинство современных ТЭНов имеют вид трубчатого устройства, к основанию которого подведен ток (фаза и ноль). К основанию прикрепляется защитный кожух (на основе металла или пластика) — ослабьте болты и аккуратно демонтируется кожух.
Демонтируйте электрические контакты, а потом внимательно осмотрите ТЭН. По центру основания нагревателя Вы найдете отверстие, в которое вставлена тонкая металлическая полоска — это старый терморегулятор. Аккуратно вытащите регулятор из отверстия с помощью плоскогубцев или подобного инструмента.
Обратно подключите электрические провода. С большой долей вероятности Вы будете работать с 6 контактами — в таком случае три провода подключите к нулю, а другие три — к фазе. В разрыв цепи в специальное отверстие вставьте новый терморегулятор.
С помощью тестера отрегулируйте температурный режим, в соответствии с которым будет работать собранная схема. Поставьте устройство обратно на бойлер в обратном порядке — установите пластиковую/металлическую крышку, закрепите болты-фиксаторы, поместите устройство в бойлер и так далее.

Как подключить блок Тэн видео

Советы по установке

Чтобы не допустить ошибок при монтаже, воспользуйтесь следующими советами:

Если монтируете другой терморегулятор (не в виде металлического стержня), то его установка будет осуществляться аналогичным методом — термостат встраивается в разрыв электрической цепи на фазовый провод, который идет к ТЭНу. Более подробную инструкцию по установке можно посмотреть на упаковке.
Перед покупкой обязательно проверьте рабочее напряжение термостата. В продаже есть устройства, которые работают не только с 220 В, но с другими уровнями напряжения (24, 127, 380 и другие). Технические параметры можно также уточнить у продавца либо посмотреть на упаковке.
Не гонитесь за покупкой устройства с максимальной чувствительностью. Для большинства бытовых задач будет достаточно чувствительности в 0,5-2 градуса. Конечно, никто Вам не запретит покупать более точные устройства, однако стоят они обычно в несколько раз дороже, а практической пользы от них будет мало.

Требования по эксплуатации и обслуживанию отопительных ТЭНов

Регулярная профилактика устройств сводится к визуальному обследованию оборудования, очистке накипи и подновлению при появлении дефектов на оборудовании.

Правила пользования также не отличаются сложностью:

В качестве теплоносителя используется очищенная или отстоявшаяся вода, техническое масло.
Перед запуском в работу ТЭНа для отопления с терморегулятором на оборудование устанавливается группа безопасности с автоматической системой запуска/отключения.
Частые включения и выключения приборов уменьшают срок эксплуатации. Чтобы не допустить выхода агрегатов из строя, выбирается оптимальный режим работы с разностью температуры нагрева теплоносителя в 10 градусов. В этом случае прибор не будет поминутно запускаться и отключаться для поддержания нагрева.
Проверка герметичности системы снизит риск образования статического электричества в батарее, уменьшает возможность аварии.

ТЭНы могут стать хорошей заменой всем типам радиаторов и тепловых пушек. Чтобы повысить теплоэффективность приборов и снизить расходы на отопление, нужно предварительно утеплить помещения.