ТЭНы для отопления: виды, принцип действия, правила подбора оборудования

Электрические ТЭНы десятилетиями не меняют свою конструкцию и остаются востребованными в отопительном оборудовании. Меняется форма этих приборов, конструктивные материалы, но остается неизменным принцип действия и эффективность. Для грамотного подбора пригодятся сведения об отличиях и характеристиках. Согласны?

Вы узнаете, что собой представляют и как действуют ТЭНы для отопления. Мы детально описали разновидности нагревательных элементов, привели бесспорные аргументы для обоснованного выбора оптимального типа. С учетом наших рекомендаций вы без ошибок приобретете требующийся прибор.

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.

Подключить ТЭН к чугунному радиатору центрального отопления можно после отсоединения общего стояка. Такой прибор можно использовать для основного и дополнительного обогрева

Применение

В каких случаях становится целесообразной эксплуатация отопительной системы на основе электрических тэнов? Данные элементы можно использовать для организации автономных, локальных обогревателей, дополнительного подогрева теплоносителя либо в структуре централизованной системы отопления.

Особенно актуальным такое решение выглядит в случае необходимости создания «аварийной» системы обогрева жилья. При крайне нестабильной работе отопления тены поддерживают комфортный уровень тепла и уберегают радиаторы от промерзания.

Применение наряду с тенами функциональных термостатов позволяет точно отрегулировать температуру теплоносителя. Наличие специальных датчиков температуры уберегает устройство от перегрева.

Помимо основных способов применения тенов, существует ряд дополнительных функций:

1. Режим «Турбо» — при соответствующем управлении терморегулятором нагревательный элемент некоторое время выдает максимальную мощность. Это дает возможность быстро и качественно обогреть помещение до достижения необходимой температуры.
2. Функция «Антипромерзание» — поддерживает минимальную температуру, не позволяя теплоносителю замерзнуть в радиаторе отопления.

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.

В большинстве моделей ТЭНов используются аналогичные комплектующие, однако их долговечность может отличаться в зависимости от качества сборки

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.

Техника безопасности и эксплуатационные моменты

ТЭН – это нагреватель, работающий от сети. При использовании прибора достаточно важно соблюдать некоторые правила, которые обеспечат безопасное применения и значительно продлят срок его службы:

1. Чтобы прибор работал длительное время с полной теплоотдачей, следует раз в три месяца проводить чистку накипи, формирующейся на его поверхности. При образовании большого слоя белого налета может вывести устройство из строя. Снизить интенсивность появления накипи можно с помощью использования в качестве теплоносителя дистиллированной воды.
2. Не допускать перегрева электронагревателя. Нельзя чтобы температура радиатора в месте, где установлен электронагреватель, доходила до семидесяти градусов выше нуля. Поэтому достаточно важно выбрать правильно мощность ТЭНа.
3. Нагреватель можно включать только в батарее заполненной теплоносителем. Попадание воды на уже разогретый электроприбор может привести к тепловому взрыву. В итоге может быть поврежден не только радиатор, а и вся отопительная система.
4. При возникновении на поверхности трубчатого прибора статистического электричества требуется немедленное его отключение и проверка всех соединений и самого прибора на герметичность.
5. Мощность нагревателя не должна быть выше тепловой номинальной мощности батареи. В одной розетке допускается нагрузка не более 3,5 киловатт.

Нельзя чтобы температура ТЭНа для радиатора доходила до 70 градусов
Установка ТЭНа в батарею отопления проводится только с использованием заземления. Для исключения перепадов напряжения лучше всего электронагреватель подключать в сеть через стабилизирующий прибор.

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.

Электрические котлы известны своей надежностью и ремонтопригодностью. В них нет множества сложных деталей, поэтому они просты при эксплуатации и обслуживании

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.

Электродный электрический котел

Электродные электрические отопительные котлы, отличаются высокой производительностью и экономичностью. Нагрев теплоносителя, происходит практически моментально. Горячая вода, в систему отопления, начинает поступать уже спустя несколько минут после включения электрокотла.

КПД электрокотлов электродного типа, практически на 50% больше, чем у ТЭНовых аналогов. Существуют и недостатки, связанные с внутренним устройством и принципом работы.

Устройство и принцип работы электродного котла

Принцип работы электродного электрокотла, связан с прямым воздействием электрического тока на теплоноситель. Нагревательные электроды, являются положительно и отрицательно заряженными. Создается электромагнитное поле, под воздействием которого, ионы начинают хаотичное движение, с интенсивностью не менее 50 колебаний в секунду.

В процессе нагрева теплоносителя, образуется электролизный газ, поэтому, время от времени, придется стравливать воздух из системы отопления.

Преимущество электродного котла, состоит в высокой экономичности нагрева теплоносителя, по причине отсутствия посредников в передаче тепла. Есть и свои ограничения. Теплоносители, на которых работают электродные электрокотлы, имеют высокое содержание соли. Сделать солевой раствор можно и самостоятельного, но, как показывает практика, лучше воспользоваться уже готовыми смесями.

Материал, из которого состоит электрод в котле, должен быть нейтральным к образованию накипи, иметь хорошую пропускную способность и длительный срок эксплуатации. Производители используют три типа материалов. Бюджетные электрокотлы, оснащены электродами из графита и нержавеющей стали. Котлы премиум класса, оснащены титановыми стержнями.

Виды ТЭНов для отопительных приборов

Простота изготовления ТЭНов не всегда оборачивается удобством для пользователей. Многие производители выпускают электронагреватели со специфической формой и креплением. В случае поломки их довольно сложно купить в магазине. Поэтому для правильного выбора необходимо изучить все возможные конструктивные варианты.

Трубчатые модели для бытового отопления

Трубчатая конструкция электронагревателей является самой распространенной в мобильных масляных обогревателях, переносных и настенных электрических радиаторах. Передача тепла в них может происходить с помощью: конвекции, ИК-излучения или теплопроводности.

Готовые ТЭНы с регулятором и собственным шнуром питания можно покупать только при уверенности, что длины провода будет достаточно

Форма и длина трубки в таких устройствах может быть любой и диктуется лишь конструктивными особенностями. К примеру, ТЭН микатремического обогревателя представляет собой змеевик, расположенный за минеральной пластиной. Нагреваясь, пластина излучает инфракрасное тепло.

Наиболее распространены такие его характеристики:

• диаметр – 5-18 мм;
• длина – 200-6000 мм;
• материал оболочки – сталь, нержавейка, керамика, медь;
• мощность – 0,3-2,5 кВт.

ТЭНы мощностью более 2,5 кВт в бытовых отопительных приборах не применяются, потому что квартирная проводка просто не выдержит большей нагрузки.

Оребренный вариант электронагревателей

Оребренные приборы представляют собой модификацию трубчатого ТЭНа. Их особенностью является наличие множества тонких стальных пластин, расположенных вдоль всей длины устройства. Такая конструкция резко увеличивает площадь контакта с окружающей средой, обеспечивая высокую скорость её нагрева.

Оребренные ТЭНы стоят дороже, требовательны к объему рабочего пространства, но обеспечивают более высокие потребительские характеристики отопительного оборудования

Используются оребренные модели преимущественно в обогревателях для воздушного отопления. Они обеспечивают быстрое повышение температуры в помещении, особенно при наличии встроенного вентилятора.

Блочные конструкции ТЭНов

Блочный вариант представляет собой несколько совмещенных на базе единого крепления трубчатых нагревателей.

Особенное внимание при выборе блочных ТЭНов необходимо обращать на их мощность и способность котла с насосом обеспечить отвод тепла

Такая конструкция используется при сочетании двух факторов:

1. Потребность в повышенной мощности прибора и высокой скорости нагрева рабочей среды.
2. Невозможность быстрой передачи тепловой энергии от спирали к окружающей среде из-за малой площади наружной оболочки.

Фактически в блочном ТЭНе снижается нагрузка на каждую нагревательную трубку и увеличивается скорость теплопередачи. Такие устройства входят в состав бытовых отопительных котлов и промышленных электронагревательных установок.

Мощность блочных моделей может составлять 5-10 кВт, поэтому при их размещении в квартире требуется протягивать в помещение дополнительный электрокабель.

Приборы патронного типа

Патронные ТЭНы имеют вид трубки с одним свободным концом, что обусловлено особенностью их установки. Наружная оболочка выполнена обычно из полированной стали, чтобы обеспечивать максимальный контакт с окружающим материалом. Такие трубки плотно вставляются в соответствующее отверстие отопительного прибора.

Главным недостатком патронных ТЭНов является малая площадь теплоотдающей поверхности, что требует применения специфических способов отведения тепловой энергии

Фиксация патронных моделей производится преимущественно с помощью фланцевого соединения. Используются они обычно в промышленности для нагрева рабочих частей экструдеров.

Существуют и другие конструкционные виды ТЭНов, но они применяются в основном в промышленном производстве и не затрагивают рассматриваемую тему.

Использование ТЕНов

В последнее время все большее количество людей задумывается о возможности автономного отопления своего дома. С каждым годом стоимость традиционного отопления повышается, поэтому довольно часто с помощью автономной системы имеется шанс сэкономить.

Также иногда просто отсутствует возможность подключения к центральной отопительной системе – особенно это касается дачных поселков. Единственный вариант обогревать дом в этом случае – установить отопительный котел. Наибольшей популярностью продолжают пользоваться твердотопливные и газовые котлы, но их использование тоже не всегда возможно – доступ к магистральному газопроводу есть не всегда.

Наилучшим выходом из таких ситуаций является установка электрического отопительного оборудования, поскольку электросети есть практически везде. Основной элемент любого такого отопительного устройства – ТЕН. От его типа в немалой степени зависит эффективность обогревательной системы. Обычно в бытовом отопительном оборудовании используются трубчатые ТЕНы, а также элементы с терморегулятором. Последние дают возможность регулировать работу системы отопления.

Электрические отопительные системы очень удобны в эксплуатации: они не выделяют вредных веществ, так как не образуют продукты сгорания, не требуют установки в отдельном помещении, безопасны в использовании, легко монтируются и регулируются. Но все же при установке электрического отопительного оборудования сначала следует проверить, выдержит ли электросеть высокую нагрузку. Также нужно заранее приготовиться к тому, что за электричество придется платить немалые деньги.

Дополнительные функции электронагревателей

Выше были рассмотрены простейшие конструкции приборов, которые не имеют каких-либо встроенных регулировочных механизмов.

Блок терморегуляции может иметь механическую или электронную автоматику. Последняя более точна, но требовательна к параметрам домашней электросети

Но электрические водонагреватели могут оборудоваться простейшей автоматикой, обеспечивающей устройству дополнительные функции.

К таковым относятся:

1. Терморегуляция. ТЭНы со встроенным терморегулятором для отопления имеют датчик температуры, который срабатывает при нагреве рабочей среды до определенного уровня. Регулировка электронагревателя происходит с наружной стороны фланца.
2. Антизамерзание. Эта функция обеспечивается упрощенным терморегулятором, который срабатывает только при понижении температуры до 0-2°C. Она препятствует замерзанию воды в трубах отопления, потребляя минимум электроэнергии.
3. Турбонагрев, который обеспечивает форсированный нагрев рабочей среды при первоначальном пуске оборудования. Необходимо помнить, что электропроводка помещения должна выдержать кратковременное повышение мощности.

Приборов, поддерживающих дополнительные функции, не так много, потому что зачастую регулирование работы отопительных приборов в целом производится с помощью отдельного блока автоматики.

Этапы монтажа

Независимо от производителя устанавливается тэн в радиаторы отопления по единому принципу. Чтобы выполнить самостоятельный монтаж нагревательного элемента, достаточно следовать инструкции:

1. Прибор, куда будет произведен монтаж, должен быть обесточен.
2. Приостанавливается подача рабочей жидкости в батареи, после чего происходит ее слив.
3. Вместо нижней пробки устанавливается нагревательный тэн, который должен войти в трубу для подачи воды.
4. Восстанавливается подача жидкости, а затем происходит проверка герметичности радиатора.
5. Обогревательный элемент подсоединяется к электросети.

Меры предосторожности

Применяя тэн для радиаторов системы отопления, следует придерживаться определенных требований безопасности. Устанавливая отопление, важно проверить надежность работы вентиляции. Также при выполнении работ необходимо переместить легко воспламеняемые и взрывоопасные вещества в защищенное, труднодоступное место на безопасное расстояние от отопительного прибора. Прежде чем выполнять подключение отопительного устройства с тэном и терморегулятором, стоит лишний раз проверить, насколько электропроводка справляется с возложенной на нее нагрузкой

Превышение допустимой мощности чревато перегревом проводов, возникновением коротких замыканий и возгораний.

• При подсоединении обогревательных приборов с тэнами нужно избегать применения обычных бытовых переносок. Оптимальным вариантом считается эксплуатация сетевых фильтров. Такое решение позволяет автоматически обесточить прибор при скачках напряжения в системе.
• Абсолютно недопустимо использовать батареи с электрическим нагревательным элементом для просушки вещей.
• При работе тэна происходит интенсивный подогрев рабочей жидкости. Его эксплуатация на протяжении долгого времени приводит к выжиганию кислорода. Поэтому длительное нахождение в таком помещении скрывает в себе опасность для здоровья.

Как выбрать ТЭН для отопительного оборудования?

Выбирая ТЭН для замены в водонагревателе или в радиаторе, необходимо обращать внимание на его мощность, конструкцию, длину трубки и наличие дополнительных возможностей. Поэтому перед покупкой необходимо узнать как можно больше обо всех его характеристиках.

Расчет мощности прибора

Большая мощность ТЭНа не всегда является положительным качеством.

При выборе важно учитывать несколько факторов, которые связаны с уровнем энергопотребления:

• предельная мощность теплоотдачи отопительного прибора в целом;
• возможности электропроводки;
• объем помещения.

Нельзя покупать устройство с мощностью, которая больше 75% максимального уровня теплоотдачи отопительного оборудования.

Например, имеется радиатор с 10 секциями, каждая из которых отдает воздуху 150 Вт тепла, всего 1,5 кВт. При установке в него электронагревателя с мощностью 2 кВт поверхность батареи не сможет быстро отдать всю образующуюся энергию. В результате ТЭН будет постоянно отключаться из-за перегревания.

Причиной быстрой поломки ТЭНа может быть неправильный выбор мощности прибора. В результате системного перегрева спирали она со временем перегорает

В квартирах с изношенной проводкой постоянная нагрузка на розетку не должна превышать 1,5-2 кВт, иначе она может загореться и привести к печальным последствиям. Поэтому перед покупкой ТЭНа нужно проверить состояние проводки и при необходимости демонтировать старую и проложить новую электросеть.

Когда вопрос с электрикой и возможностями оборудования решен, можно приступать к расчету требуемой мощности для поддержания комфортной температуры в помещении.

В хорошо утепленных домах и квартирах будет достаточно уровня 40 Вт/м3. А при наличии щелей в окнах мощность обогрева должна быть увеличена до 60-80 Вт/м3. Покупать конкретную модель можно только после учета всех вышеописанных энергетических факторов.

Учет особенностей конструкции

Большинство ТЭНов отопления имеет оболочку из легированной стали, которая обеспечивает прочность и стойкость к коррозии. Медные устройства применяются преимущественно в нагревателях воды, хотя ограничений на их использование в самодельных радиаторах нет.

В чугунных и стальных радиаторах использование ТЭНов из цветных металлов нежелательно. Это может привести к ускорению износа материалов и соединений

Также при выборе необходимо учитывать направление резьбы заглушки, которое может быть правым или левым. Разные модели электронагревателей отличаются и диаметром фланцев. Они могут иметь размер от 0,5 до 1,25 дюйма.

Обычно к ТЭНу хорошего производителя прилагается краткая инструкция, в которой описываются его конструкционные параметры. Их изучение поможет купить устройство, которое точно подойдет к имеющемуся отопительному оборудованию.

Длина нагревательной трубки

Протяженность трубки является одной из главных характеристик, которые определяют эффективность работы устройства.

Большая её длина при равной мощности приводит к увеличению площади поверхности электронагревателя и ускорению теплообмена с рабочей средой. Это положительно сказывается на долговечности ТЭНа и скорости циркуляции теплоносителя.

ТЭНы с длинной трубкой идеально подходят для установки в самодельные регистры, которыми удобно обогревать большие помещения и хозяйственные постройки

Желательно, чтобы трубка проходила по всей длине рабочей зоны отопительного прибора, не дотягиваясь до противоположной стенки на 6-10 см. Эта рекомендация позволит быстро и равномерно прогревать теплоноситель.

Наличие дополнительного функционала

Переплачивать за дополнительные возможности ТЭНов не всегда нужно. Если отопительный прибор используется в качестве вспомогательного и не имеет собственной встроенной автоматики, то покупка модели с термостатом имеет смысл.

Но при наличии в радиаторе или электроконвекторе собственных термодатчиков и механизмов контроля температуры дополнительные функции так и останутся невостребованными.

Встроенная в заглушку ТЭНа электроника должна иметь предохранительные механизмы, чтобы в случае поломки регулирующей платы не случился пожар

Поэтому приобретать дорогостоящие электронагреватели со встроенной автоматикой рекомендуется только при явной необходимости в таком оборудовании. При необходимости в индивудальном подборе температурного фона лучше купить терморегулятор в розетку, который можно использовать периодически.

Что касается производителей ТЭНов, то их выбор не принципиален. Основными поставщиками являются фирмы из России, Украины, Турции и Италии. Качество их продукции примерно одинаково, поэтому нет смысла переплачивать за бренд.

Выбор

При определении необходимой мощности стоит исходить из соображений теплоотдачи радиатора и в неполной мере использования мощности трубчатого электронагревателя. Например, секции батареи из чугуна «дают»140 Вт, из алюминия – 180 Вт.

Таким образом, в первом случае радиатор из десяти обычных секций потребует мощность ТЭНа в пределах 1 кВт, во втором — ТЭН для алюминиевого радиатора должен иметь мощность 1,4 кВт.

1. Длина трубчатого электронагревателя напрямую влияет на качество циркуляции внутри радиатора
   , следовательно, в оптимальном случае длина греющего элемента должна быть лишь всего на несколько сантиметров меньше батареи.
2. Конструктивно ТЭНы различаются материалом, из которого сделана заглушка и формой внешней части корпуса
   . Стандартная заглушка имеет диаметр 1 1/4″, а вид резьбы может быть как правым, так и левым.

1. Управляющая трубчатым электронагревателем система автоматики может быть вмонтирована внутрь трубки или же находится снаружи, инструкция в данном варианте по ее установке несложная . В последнем случае нагревательный элемент подключается через терморегулятор, который контролирует температуру в комнате. В случае же внутренней установки, датчик производит измерение температуры теплоносителя, а терморегулятор устанавливается в наружной части корпуса.