Разновидности и способы изготовления ТЭНов
Современные электронагревательные элементы обладают высокой прочностью и способностью изменять форму и размеры под действием высоких температур без ущерба своим техническим характеристикам. Используют их не только в бытовых приборах отопления, но и в промышленных. Правда, в последних устанавливают более мощные аналоги с большими размерами. Все современные тэны имеют высокий показатель долгосрочной эксплуатации.
Производители выпускают два вида тэнов, которые отличаются способом изготовления. Есть изделия, которые производят массово, а есть и такие, которые выпускают малыми партиями. Обычно они соответствуют определенным запросам заказчиков. Их используют в специальных отопительных установках со специфичными требованиями. Кстати, цена вторых намного выше первых.
Трубчатые электронагреватели
Это самый распространенный вид тэнов, который используется практически во всех отопительных приборах на электрическом питании. С помощью трубчатых аналогов нагрев теплоносителя происходит по принципу конвекции, излучения и теплопроводности в результате преобразования электрической энергии в тепловую.
Такой нагревательный элемент имеет следующие характеристики:
- Диаметр трубки 6,0-18,5 миллиметров.
- Длина тэна 20-600 сантиметров.
- Трубка может быть изготовлена из стали, из нержавейки или из титана (очень дорогой прибор).
- Конфигурация прибора — без ограничений.
- Параметры (мощность, производительность и прочее) — по согласованию с заказчиком.
Трубчатые электронагреватели оребренные
Используется для нагрева воздуха или газа, которым отапливается помещение
ТЭНРы представляют собой тот же трубчатый электронагреватель только с ребрами, которые расположены в перпендикулярных плоскостях к оси нагревательной трубки. Обычно ребра изготавливают из металлической ленты и крепят к трубке специальными прижимными гайками и шайбами. Сам тэн выполнен или из нержавейки, или из конструкционной стали.
Этот вид электронагревательных приборов используется для нагрева воздуха или газа, которым отапливается помещение. Их часто применяют в таких отопительных приборах, как тепловые завесы и конвекторы — там, где требуется отопление с помощью нагретого воздуха.
Блок электронагревателей
ТЭНБ используют только в том случае, если необходимо увеличить мощность электронагревателя. Обычно их устанавливают в приборы, в которых теплоносителем выступает жидкость или любой сыпучий материал.
Отличительной конструктивной особенностью ТЭНБ является его крепеж к прибору отопления. Он может быть резьбовым или фланцевым. Особой популярностью сегодня пользуется тен для отопления блочного типа с разборными фланцами. Такой нагревательный элемент можно применять для разных приборов многократно. Сгоревший тэн можно снять, а на его место поставить новый.
Электронагреватели патронного типа
Для отопительных систем этот вид не используется.
Для отопительных систем этот вид не используется. Его применяют как деталь пресс-формы для создания каких-либо изделий, поскольку это часть промышленного оборудования. В быту они не встречаются, но упомянуть о них необходимо, потому что данный вид тэнов входит в категорию «трубчатые электронагреватели».
Отличительной чертой этого аналога является оболочка, изготовленная из нержавеющей стали, которую шлифуют по максимуму. Это необходимо для того, чтобы тэн мог войти в форму с минимальным зазором между трубкой и стенками формы. Стандартный зазор не должен превышать 0,02 миллиметра. Вот так плотно он должен входить.
Кольцевые электронагреватели
Этот вид тэнов тоже применяют только в промышленных установках. Их предназначение — это нагрев инжекторов, сопел инжекционных установок и литьевого оборудования.
Минимальный диаметр скручивания — 8 миллиметров, максимальный не ограничен. Навивка трубки может быть выполнена с одинаковым или переменным шагом. Обычно данный вид изготавливают только из нержавеющей стали.
Электронагреватели с терморегулятором
Тэн с терморегулятором TECHNO 2 кВт
Это самый распространенный на сегодняшний день тэн, который используется для нагрева жидкостей. Именно его устанавливают во все бытовые электрические приборы, которые связаны с нагревом воды. Максимальная температура выделенного тепла +80С.
Изготавливают его из никеле-хромовой проволоки, которую внутри трубки заливают специальным сжатым порошком. Порошок — это оксид магния, который является хорошим изолятором электрического тока, но при этом обладает высоким показателем теплопроводности.
Конструкция ТЭНа
Довольно подробно конструкция трубчатого электронагревателя показана на изображении ниже.
Самый важный элементом всех ТЭНов – это нагреватель, им служит чаще всего нить нихрома (1), расположенная в середине трубки по всей ее длине, она прикреплена к выходной шпильке (6).
Нить имеет определенное внутреннее сопротивление и когда по ней протекает электрический ток, она нагревается.
Материал для нагревателя должен обладать большим сопротивлением протекающему по нему току, их также выполняют из сплавов, включающих в свой состав нихром или константан.
Сопротивление нагревателя подбирается в соответствии с необходимой мощностью ТЭН. Здесь работает главный закон электротехники – закон Ома, и известная формула:
P = U*I, где I – сила тока, U – напряжение сети, P – мощность.
Так, например, чтобы мощнсть ТЭНа была 1кВт (1000Вт), в однофазной сети 220В, сопротивление нити находится следующим образом:
Сначала определяем ТОК:
I= P/U=1000Вт/220В=4,55А
Непосредственно сопротивление определяем по фомуле:
R = U / I, где R – сопротивление ТЭНа в Омах U – напряжение в вольтах I – сила тока в амперах
Соответственно сопротивление нихромовой нити электронагревателя R=220/4,55=48,4 Ом.
Как вы поняли, чем ниже сопротивление трубчатого электронагревателя, тем выше его мощность, при этом практически вся она расходуется на нагрев нити. КПД ТЭНов близок к 100%, т.е. чем он мощнее, тем больше и быстрее нагревается.
Между нитью нихрома и трубкой расположен изолятор (2), выдерживающий высокие температуры.
Для изготовления трубки ТЭН (3) выбирают низко коррозийные металлы именно такие ТЭН наиболее часто применяются в быту и промышленности.
Стеклянные ТЭН используются в агрессивных средах, например, в лабораториях, где необходимо подогревать химические смеси.
Стеклянные трубки в нагревателях можно встретить и бытовых обогревателях, использующих инфракрасное излучение. Керамические трубки в нагревателях применяются крайне редко.
Диаметр трубок может быть разным, но применение нашли трубки диаметром от шести до двадцати четырех миллиметров.
Изолятор должен обладать высокими изоляционными свойствами и одновременно быть эффективным для передачи тепла от нагревателя к трубке.
Электропитание ТЭН осуществляется с помощью клемм (4) расположенных на изолирующих вставках (5).
Клеммы могут быть расположены как с одного конца, так и с двух концов ТЭН. Некоторые виды ТЭН оснащаются встроенным предохранителем. Такие нагреватели используются в стиральных и посудомоечных машинах.
Если ваш электроприбор, перестал нагревать, то очень вероятно, что вышел из строя ТЭН, а это проверить очень лекго самому, нужен всего лишь мультиметр. Подробная инсрукуция доступна по ЭТОЙ ссылке. Замену нагревателя, практически в любой технике, если выявить его неисправность, можно сделать самому, это позволит вам существенно сэкономить на ремонте.
Инновационные типы ТЭНов
ТЭНовые блоки разработаны специально для котлов данной марки – модификаций Дымок-М, Карбон, Mix, Master, Pellet и Стаханов, и устанавливаются в качестве опции для увеличения автономного режима работы твердотопливного агрегата. Система ТЭНов включается автоматически после сгорания дров.
Компания производит:
ТЭНБ Zota одноконцевой, двухконцевой и блочный (состоит из трех трубчатых элементов, которые закручиваются в спираль);
Мощностной ряд блочного элемента составляет от 3 до 16,7 кВт, диаметр трубки от 7,4 до 13 мм, диаметр блока G1/G2 или G2, сверху оснащается полимерным колпаком, который защищает изделие от протечки и короткого замыкания, длина зависит от мощности изделия: ТЭНБ-3 обладает длиной в развернутом виде 336 мм, в спиралевидном – 274 мм, ТЭНБ-16,7 – 525 и 463 мм, соответственно;
ТЭНБ 2” Zota представляет собой блочный нагревательный элемент с усиленной комплектацией.
В его устройство входит панель управления (ПУ ЭВТ-И1), датчики температуры теплоносителя и воздуха, соединительный медный кабель сечением 4мм² и длиной 2 м. Мощность варьируется от 3 до 15 кВт. Наличие ТЭНБ 2” позволяет настраивать температуру на всю ночь, защищать систему от перемерзания, экономить топливо и энергию.
Эти же устройства используются для котлов Zota Тополь-М и Magna. Устанавливаются вместо заглушки. Изготовляются из нержавеющей стали. В качестве теплоносителя для них использоваться и незамерзайка. Возможность котлов отопления марки Zota переходить на природный и сжиженный газ, использовать твердое топливо и ТЭНы обеспечивает максимальную энергонезависимость прибору и делает его самым приспособленным агрегатом к климатическим изменениям.
ТЭНБ 2”
Разновидности ТЭНов
Медный ТЭН для чугунного радиатора служит дольше благодаря свойствам металла
ТЭН для радиатора отопления может быть изготовлен в нескольких модификациях. Каждая из них имеет индивидуальные технические характеристики и конструктивные особенности.
По мощности ТЭНы для батареи отопления варьируются в пределах 0,3 – 6 кВт.
По исполнению корпуса ТЭН для батареи может быть с правой и левой резьбой. Такие конструкторские решения позволяют устанавливать их в батареи различных конфигураций.
По диаметру ТЭН в радиатор отопления делится на две разновидности. Устройства предназначены для чугунных или алюминиевых радиаторов. В первом случае диаметр прибора составляет 1,25 дюйма, а во втором – всего 1 дюйм.
Производители могут оснащать электрические приборы дополнительными функциями:
- Турбонагрев. Эта опция позволяет форсировать повышение температурного режима в помещении. Достичь этого удалось, так как встроенный терморегулятор способен видоизменять интенсивность нагрева. Такие модификации рекомендуется устанавливать в помещениях с периодической посещаемостью или хозяйственных постройках.
- Антизамерзание. Эта опция позволяет предотвратить возможное промерзание отопительных приборов с приходом холодов. При работе ТЭНа в этом режиме потребление электроэнергии минимальное.
Правила эксплуатации
Чтобы ТЭН в установленный в батарее отопления служил вам как можно дольше, необходимо соблюдать следующие правила:
- В процессе установки не стоит прилагать чрезмерные усилия. Не стоит с силой затягивать гайки контактов и сам крепёж ТЭНа. Хрупкий материал может лопнуть.
- Включение нагревателя происходит только при наличии воды в батарее. Если жидкость попадает на уже нагретую трубку прибора, может произойти небольшой тепловой взрыв. В результате из строя выйдет не только ТЭН, но может произойти повреждение батареи отопления.
- 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 устройство может выйти из строя.
- Чтобы исключить возможные скачки напряжения рекомендуется подключать ТЭН через источник бесперебойного питания или стабилизатор. При установке нагреватель необходимо заземлить.
- Производители рекомендуют использовать в качестве теплоносителя только дистиллированную воду. В многоквартирных домах с общим стояком, соблюсти это требование нереально, поэтому необходимо чаще чистить ТЭНы от накипи.
Решив установить в домашнюю систему отопления ТЭНы, выбирайте изделия, которые подходят по диаметру к вашим радиаторам
Кроме того, необходимо принимать во внимание и мощность приборов. Это обеспечит оптимальный температурный режим внутри помещения. При выборе ТЭНа, можно руководствоваться следующей схемой:
При выборе ТЭНа, можно руководствоваться следующей схемой:
- 20 Вт/м3. Такая мощность подойдёт для новостроек, которые обладают отличной теплоизоляцией.
- 30 Вт/м3 – подойдёт для квартир, в которых установлены пластиковые окна, стены и пол оснащены надёжной теплоизоляцией.
- 40-50 Вт/м3. ТЭНы с такой мощностью рекомендуется использовать в старых домах.
Установка ТЭН – это оптимальный вариант, чтобы обеспечить комфорт и уют в жилых помещениях. По сути, такую конструкцию можно сравнить с масляным обогревателем, но ТЭНы обеспечивают более быстрый и равномерный прогрев всех комнат в квартире. Стоит отметить, что если коммунальные службы в вашем городе работают на должном уровне, устанавливать ТЭНы нецелесообразно. Счета за электричество будут довольно внушительными.
ТЭНы в системе отопления
Разные виды ТЭНов
Нередко для обогрева помещений используют электроотопительные приборы. Одна из разновидностей такого отопления ТЭНы – трубчатые электронагреватели. Что же представляет собой этот широко распространенный прибор? ТЭН – это устройство для среднетемпературного нагрева теплоносителя. Конструктивно это тонкостенная металлическая трубка с помещенной внутрь спиралью, которая изготовлена из материала высокого сопротивления — нихрома. Концы спирали выходят наружу в виде контактного стержня, герметизируются и служат для подключения к электросети.
Сама трубка изготавливается из стали, углеродистой или нержавеющей. После помещения внутрь и центровки спирали, трубку заполняют специальным теплоносителем – периклазом и герметизируют. Находясь под высоким давлением, периклаз фиксирует спираль по оси и после этого ТЭН изгибают и придают ему необходимую форму в зависимости от модели.
Независимо от того, как именно будут использоваться ТЭНы – в котле отопления на твердом топливе или в инфракрасном обогревателе – существуют определенные правила установки и эксплуатации нагревателей такого типа. При этом использовать электрические тэны можно в самых разных целях: для обогрева гаража. отопления дома, для установки в котлы отопления или в радиаторы. Рассмотрим более подробно способы использования ТЭНов для отопления.
Устройство трубчатого электронагревателя
Минусы и плюсы радиаторного ТЭНа
Электронагреватели трубчатого типа дают возможность собрать практичную и достаточно эффективную отопительную систему основного или дополнительного обогрева.
К достоинствам приборов можно отнести:
- Предельную простоту монтажа. С этой работой справится каждый начинающий мастер.
- Невысокую стоимость устройства, правда, имеется в виду цена одного ТЭНа, без дополнительного оборудования.
- Большую надежность по сравнению с масляными радиаторами. Кроме того, батареи с ТЭНами ремонтопригодны. При выходе оборудования из строя будет достаточно заменить нагреватель.
- Наличие дополнительных опций и функционала.
- Возможность автоматического управления отопительной системой, но для этого понадобится дополнительное оборудование.
Мы перечислили основные достоинства радиаторных ТЭНов, рассмотрим их значимые недостатки. Их довольно много. Прежде всего, это внушительные эксплуатационные расходы, что объясняется высокой стоимостью электроэнергии. Их можно снизить, если полностью автоматизировать управление системой отопления.
В этом случае ТЭНы будут включаться в работу только после того, как температура в помещении понизится до определенного минимальным значения. И выключаться по достижению температуры, определенной как комфортной. Работа в таком режиме максимально экономична.
Самые простые по конструкции радиаторные ТЭНы не оснащены автоматическим управлением. Чтобы автоматизировать такую систему, понадобится приобретение дополнительного оборудования
Однако оборудование для автоматизации потребует финансовых вложений. Если рассматривать покупку ТЭНа в комплекте с радиатором и с автоматикой, стоимость такого комплекта будет намного больше цены электрического конвектора или же масляного радиатора.
Но при этом последние по уровню предоставляемого комфорта ничем не уступают, а кое в чем даже превосходят радиаторы с ТЭНами. Например, последние требуют стационарной установки, тогда как электрические конвекторы и масляные радиаторы более мобильны и компактны.
Кроме того, как и любой другой электрический прибор, в процессе работы ТЭНы генерируют магнитное поле. Его опасность для организма не доказана, равно как и безопасность. Поэтому стоит отнести наличие такого поля к отрицательным качествам устройств, ведь они монтируются в радиаторы, то есть находятся в непосредственной близости от людей.
В других отопительных системах, работающих от электричества, этот недостаток в какой-то мере нивелируется. К примеру, электрокотлы располагаются в нежилых помещениях, где присутствие человека кратковременно.
Связано это с тем, что в первом случае теплоноситель движется с довольно высокой скоростью. Благодаря этому радиатор прогревается достаточно быстро и полностью.
Чтобы увеличить теплоотдачу оборудованных ТЭНами радиаторов, можно накрыть стену, а которой закреплено устройство, отражающим экраном из фольги. Тепловое излучение будет двигаться только в комнату
Функционирование ТЭНа не в состоянии обеспечить такую высокую скорость. В результате нагрев корпуса батареи будет неравномерным. В нижней части температура будет намного выше, чем в верхней.
Что представляют собой электротены
Сейчас популярностью пользуются трубчатые электротены для отопления, которые состоят из одной или сразу нескольких нихромных спиралей, находящихся в металлической оболочке. Между спиралью и оболочкой укладывают перикласт – этот материал обладает прекрасными изоляционными качествами.
Современные устройства имеют нагревательные элементы, которые обладают хорошей прочностью и в то же время могут изменить свои размеры и форму под воздействием высоких температур. При этом ТЕНы не меняют своих технических характеристик. Эти электронагревательные элементы используются при производстве не только отопительного оборудования для бытовых целей, но и различных промышленных приборов. ТЕНы в промышленных устройствах должны иметь высокую мощность. Любой трубчатый элемент, независимо от его типа, имеет долгий срок службы. Сегодня существует несколько видов ТЕНов, которые выпускают производители электронагревательного оборудования. Прежде всего, они отличаются способом изготовления, но также имеют и другие особенности. Производители учитывают потребности и интересы потребителей: одни нагревательные приборы выпускаются в большом количестве, а другие – в малом. Нагревательное оборудование, выпускаемое небольшим тиражом, как правило, используется в отопительных системах, которые имеют определенные особенности. Соответственно, электронагревательные элементы в таких устройствах стоят дороже.
Вода или масло?
Здесь есть определенные нюансы, связанные с наполнением водой.
Ошибка №8
Для дома рекомендуется именно вода, а не какая-то химическая незамерзайка (этиленгликоль, антифриз, тосол).
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.
Ошибка №9
Обычный водяной из-за густого масла и плохой конвекции будет перегреваться и быстро выходить из строя.
В целях пожаробезопасности нагрев при прямом соприкосновении с маслом не должен превышать 250 градусов. Кроме того, масло быстро разъест все резиновые прокладки между секциями.
Как выбрать ТЭНы для батарей и электрокотлов
Существует несколько основных критериев по выбору прибора.
Мощность
Когда выбирается мощность прибора, учитывается такие факторы:
- мощность теплоотдачи контура;
- состояние электропроводки;
- площадь отапливаемого строения.
Рекомендуется приобретать такой прибор, мощность которого меньше максимальной теплоотдачи системы отопления.
Несоблюдение этого условия приведет к постоянному отключению ТЭНа, что станет причиной его поломки.
В строениях со старой проводкой допустимая мощность прибора — 1,5-2 кВт. Использование более сильного прибора приведет к возгоранию розетки. Для безопасной эксплуатации нагревательного элемента проводку рекомендуется заменить на новую.
Справка! Для помещений с большой площадью рекомендуется выбирать более мощные приборы, чем для маленьких строений.
Тип электросети
Прибор до 3 кВт функционирует от обычной бытовой электросети 220 вольт. Для использования устройства с большей мощностью выполняют проводку трехфазной сети 380 вольт.
Технические характеристики
При выборе ТЭНа обращают внимание и на технические характеристики:
- материал корпуса — металл, стойкий к образованию коррозии или керамика;
- направление резьбы заглушки — правая или левая;
- диаметр фланцев — от 0,5 до 1,25 дюйма;
- длина — от 200 до 6000 мм.
Наличие термостата
Термостат — это прибор для автоматической регулировки мощности ТЭНа. Его отсутствие приводит к повышению расхода электроэнергии.
Виды ТЭНов для отопительных приборов
Простота изготовления нагревательных элементов не всегда оборачивается удобством для пользователей. Многие производители выпускают электронагреватели определенной формы и крепления. В случае поломки купить их в магазине довольно сложно. Поэтому для правильного выбора необходимо изучить все возможные варианты конструкции.
Трубчатые модели для бытового отопления
Трубчатая конструкция электронагревателей наиболее распространена в мобильных масляных обогревателях, переносных и настенных электрорадиаторах. Передача тепла в них может происходить с помощью: конвекции, инфракрасного излучения или теплопроводности.
Готовые ТЭНы с регулятором и собственным шнуром питания можно приобрести только в том случае, если вы уверены, что длины провода будет достаточно
Форма и длина трубы в таких устройствах может быть любой и диктуется только конструктивными особенностями. Например, нагревательный элемент микатремического нагревателя представляет собой змеевик, расположенный за минеральной пластиной. После нагрева подошва излучает инфракрасное излучение.
Наиболее распространенные особенности:
- мощность – 0,3-2,5 кВт.
- диаметр – 5-18 мм;
- длина – 200-6000 мм;
- материал корпуса: сталь, нержавеющая сталь, керамика, медь;
ТЭНы мощностью более 2,5 кВт не используются в бытовых отопительных приборах, так как проводка в квартире просто не выдерживает большей нагрузки.
Ребристый вариант электронагревателей
Ребристые устройства представляют собой модификацию трубчатого ТЭНа. Их особенность – наличие множества тонких стальных пластин по всей длине устройства. Такая конструкция значительно увеличивает площадь контакта с окружающей средой, обеспечивая высокую скорость нагрева.
Ребристые нагревательные элементы дороже, требуют объема рабочего пространства, но обеспечивают более высокие расходные характеристики отопительного оборудования
Оребренные модели в основном используются в обогревателях для воздушного отопления. Они обеспечивают быстрое повышение температуры окружающей среды, особенно со встроенным вентилятором.
Блочная конструкция нагревательных элементов
Блочная версия представляет собой несколько трубчатых нагревателей, объединенных на одной опоре.
При выборе блочных ТЭНов особое внимание следует уделить их мощности и способности котла с насосом обеспечивать отвод тепла
Такой дизайн используется при сочетании двух факторов:
- Необходимость повышенной мощности устройства и высокой скорости нагрева рабочего тела.
- Невозможность быстрой передачи тепловой энергии от спирали в окружающую среду из-за небольшой площади внешней оболочки.
Фактически, в блочном нагревательном элементе нагрузка на каждую нагревательную трубку уменьшается, а скорость теплопередачи увеличивается. Такие устройства входят в состав бытовых отопительных котлов и промышленных систем электрического отопления.
Мощность блочных моделей может составлять 5-10 кВт, поэтому при их размещении в квартире необходимо прокладывать в комнате дополнительный электропровод.
Картриджные устройства
Патронные нагревательные элементы имеют форму трубки со свободным концом, что связано с особенностями их установки. Наружная оболочка обычно изготавливается из полированной стали, чтобы обеспечить максимальный контакт с окружающим материалом. Такие трубы прочно вставляются в соответствующее отверстие каменки.
Основным недостатком картриджных ТЭНов является малая площадь поверхности теплопередачи, что требует применения специальных методов отвода тепловой энергии
Крепление картриджных моделей в основном осуществляется при помощи фланцевого соединения. Обычно они используются в промышленности для нагрева обрабатываемых деталей экструдеров.
Существуют и другие конструктивные типы нагревательных элементов, но они в основном используются в промышленном производстве и не влияют на рассматриваемый предмет.
