Важность ТЭНа
ТЕН для нагревания воды отвечает в аппарате за преобразование электроэнергии в тепловую, в результате джоулевого нагрева. Который, определяется, как количество выделенного тепла, при прохождении тока. Поскольку ток, проходя через такой элемент, получает сопротивление, ТЭН нагревается и в отличие от эффекта Пельтье, процесс не связан с направлением движения электротока, а электрическая энергия практически полностью преобразуется в тепло. Далее энергия сквозь изоляционную среду поступает к оболочке нагревателя и передается воде в баке бойлера. Таким образом, процесс передачи тепла — конвекционный, а потери в такой конструкции минимальные.
Важно! Конструктивно элементы выпускаются с определенной мощностью, при этом температура нагрева на поверхности спирали может достигать 750 °С и выше
Преимущества и недостатки воздушных ТЭНов
У таких нагревателей множество преимуществ. Они не ориентированы на испытания угрозами коррозийного поражения, но зато контакт с агрессивными газовоздушными смесями обусловил их стойкость к другим эксплуатационным факторам. К достоинствам изделий относят их повышенную физическую прочность, термическую защищенность, а также способность не утрачивать свои основные качества под действием высоких нагрузок и вибраций. Помимо этого, воздушный ТЭН отличается разнообразием конфигураций, что подтверждают и модели с оребрением, и гибкие версии.
Минусы также есть у воздушных ТЭНов. Они выражаются в сложности обслуживания и необходимости детального исследования рабочих сред для выбора оптимально подходящего элемента.
Нюансы обслуживания воздушных ТЭНов
Хотя производители стремятся наделять трубчатые электронагреватели повышенными технико-физическими качествами защиты, долговечная эксплуатация приборов возможна только при соблюдении специальных мер по обслуживанию. С разной периодичностью в зависимости от условий эксплуатации требуется выполнение чистки рабочих поверхностей от загрязнений. Если применяется ТЭН гибкий воздушный, то может потребоваться и смазка защитными составами места интеграции элемента. Также перед самым первым сеансом применения нагревательное устройство необходимо избавить от консервационной смазки, которая может стать помехой теплоотдаче.
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.
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.
Назначение и разновидность
Для любого водонагревательного изделия ТЭНы являются основной деталью. Работают они от электрической сети, поэтому конструкторы используют их при разработке различных электронагревательных приборов от обычного чайника до автоматизированных бойлеров большой емкости.
ТЭН для водонагревателя конструктивно представляет собой герметически запаянную медную трубку со спиралью из нихрома внутри, которая расположена обычно в нижней части изделия или в исключительных случаях — сбоку. Нижнее расположение более приемлемо, потому что обеспечивает равномерный нагрев всего объема воды.
В зависимости от конструкции нагреватели подразделяются на «сухие» и «мокрые». Первые так называются из-за того, что не имеют контакта с водой — их корпус скрывает герметическая колба. Водонагреватели с сухим тэном используются для современных моделей. Производители считают такую конструкцию более долговечной, так как корпус нагревательного элемента не подвергается постоянному воздействию воды — отсутствие известковых отложений и накипи существенно продлевает срок эксплуатации ТЭН. Они не перегорят, если пользователь случайно включит бойлер без воды.
Тем не менее, самой распространенной моделью считаются мокрые или погруженные ТЭН. Некоторые пользователи считают, что это уже устаревшая модель и совершенно напрасно — они продолжают повсеместно эксплуатироваться в различных водонагревателях. Основным недостатком такого нагревателя считается склонность к частым поломкам из-за накипи и отложений, но по сравнению с сухим собратом их проще найти в продаже, легче заменить и они, естественно, дешевле.
Медные ТЭНы
Корпус таких ТЭНов состоит из специального сплава, позволяющий применять нагреватели в агрессивных средах. Высокая теплопроводность – главное преимущество медных ТЭНов. Это позволяет быстрее нагревать воду и соответственно тратить гораздо меньше времени на нагрев.
Основные преимущества медных нагревателей:
— Антикоррозионность. Высокая коррозионная сопротивляемость обеспечивает долгий срок службы нагревателя. Стоит учесть, что от качества используемой воды также зависит устойчивость к коррозии и как следствие срок службы ТЭНа. Если вода насыщена хлором, то стоит установить систему очистки.
— Пластичность. Медные ТЭНы могут иметь разную форму и конфигурацию. Это увеличивает возможность их применения и производства.
— Теплоотдача. Резкие перепады температур слабо влияют на корпус таких нагревателей. При таких условиях медные ТЭНы служат дольше.
— Бактерицидные свойства. Взаимодействие бактерий и медного нагревателя является губительным
Какие бывают неисправности ТЭНов
Наиболее часто ТЭНы отказывают из-за обрыва нити нихромовой спирали, который происходит по причине расплавления нихромовой нити из-за ее перегрева. Перегрев случается если на ТЭНе образовался толстый слой накипи или ТЭН, предназначенный для работы в жидкой среде, включен без нее. Перегореть спираль может из-за исходного низкого качества ТЭНа.
Спираль по центру трубки ТЭНа удерживается за счет плотного ее наполнения песком. Если при засыпке песка его плохо уплотнили или спираль сместилась от центра к стенке трубки, то со временем от вибрации спираль может переместиться и прикоснуться к внутренней поверхности трубки.
Если спираль прикоснется только в одной точке, то при отсутствии подключения заземляющего провода УЗО в квартирной электропроводке работоспособность ТЭН не потеряет и электрочайник или любой другой нагревательный прибор будет продолжать работать. Но при этом возникает вероятность попадания фазы на корпус изделия и если он металлический, то и вероятность поражения током человека при прикосновении к корпусу.
В случае если электроприбор заземлен, то в результате укорочения спирали выделяемая мощность существенно возрастет и если не сработает автомат защиты, спираль расплавится и ТЭН выйдет из строя окончательно.
Если спираль прикоснется к трубке одновременно в двух и более местах, как на фотографии, то при отсутствии заземления и УЗО, если не успеет сработать автоматический выключатель, спираль сразу же перегорит.
Таким образом, ТЭНы могут иметь одну из двух неисправностей – обрыв нихромовой спирали или короткое замыкание ее на металлическую трубчатую оболочку. Любой из этих отказов устранить невозможно и ТЭН подлежит замене.
В современных электрочайниках, мультиварках и утюгах ТЭН приваривают к корпусу изделия и при выходе ТЭНа из строя приходится покупать новый электроприбор.
Конструктивные отличия электронагревателей трубчатого типа
В зависимости от поставленных задач, нагревательные элементы могут сильно отличаться по конструкции. Они имеют не только различные мощность, размеры и форму, но даже различаются по материалам и внешнему виду.
Основные конструктивные типы нагревательных элементов следующие:
- Гладкие.
- Оребренные.
- С терморегулировкой.
- Блочные.
- Патронные.
- Кольцевые.
Гладкие нагревательные элементы
Они являются, по сути, универсальными и получили самое широкое распространение. Вы можете увидеть их в чайниках, мультиварках, электродуховках, плитах электрокаминах. Приборы этого типа относительно просты по конструкции, имеют умеренную стоимость и достаточно хороший КПД.
Оребренные ТЭНы
Их можно отличить по ребрам, которыми оснащена трубка элемента. Благодаря этим ребрам площадь прибора увеличивается в разы, а значит, устройства имеют повышенную теплоотдачу. Такие нагреватели, обладая высокой мощностью, могут успешно работать на воздухе без перегрева и позволяют существенно уменьшить габариты всего нагревательного устройства с сохранением его высоких характеристик и производительности.
Оребренный трубчатый электронагреватель
Оребренные конструкции используются для умеренного, но быстрого нагрева воздуха. Их можно встретить в электрокаминах (в том числе и с принудительной вентиляцией). Они же используются для воздушных тепловых заслонов в магазинах, цехах, на складах. Есть оребренные ТЭНы и во всевозможных относительно низкотемпературных сушильных печах.
ТЭНы с терморегулировкой
Этот класс приборов оснащается встроенными терморегуляторами, которые не только защищают сам ТЭН от аварийного перегрева, но и позволяют автоматически поддерживать температуру окружающей среды. При превышении заданной температуры специальный биметаллический контакт просто отключает питание нагревательного элемента и ждет, пока последний не остынет. Наибольшее применение такие типы нагревателей получили в конструкциях для нагрева жидкости — автоматических бойлерах, котлах, системах электрического отопления. Большинство из них (но далеко не все) имеют водяную конструкцию.
Электронагреватель со встроенным терморегулятором
Блочные ТЭНы
По сути, такая конструкция представляет собой несколько нагревателей, соединенных в один блок. Других особенностей этот тип нагревателей не имеет. Такие блоки используются для уменьшения габаритов оборудования с одновременным увеличением отдаваемой мощности.
Электрические ТЭНы, собранные в блок, имеют высокую мощность и одновременно небольшие габариты, поскольку все нагреватели отлично охлаждаются
Патронные нагреватели
Основное отличие такого типа нагревателя от классического — он имеет выводы питания на одной стороне и выполнен в виде патрона (стержня), плотно вставляемого в тонкостенную гильзу. При этом гильза крепится в самом приборе, а уж затем в нее вставляется нагреватель. Преимущества такой конструкции очевидны — вы можете произвести замену испорченного ТЭНа без слива рабочего тела. К примеру, вы можете быстро и просто заменить нагреватель в бойлере или котле, не сливая воду из системы водоснабжения и отопления. Такой тип приборов не получил особого распространения в быту, но широко используется в промышленности.
Патронный трубчатый электронагреватель
Кольцевые ТЭНы
По сути, они являются гибридом воздушного и водяного ТЭНа. Устройства надеваются на нагреваемый объект (скажем, трубу) сверху и, казалось бы, работают на воздухе, но благодаря специальной конструкции тепло отдают в основном стенкам трубы. Такие нагреватели очень удобны в эксплуатации, эффективны и легко заменяются. Кроме того, гибкая их конструкция позволяет быстро подгонять нагреватель под диаметр нагреваемого тела.
Нагреватель кольцевого типа
Что такое ТЭН в духовке. Общайтесь с духовками на одном языке
Когда хозяйка знакомится с новой духовкой, первое, с чем она сталкивается — это необходимость перевода. И не в смысле с одного языка на другой, а чаще с наименований, присущих каждой компании, на общепринятые термины. Для чего это нужно? Все просто, сравнивать одну духовку с другой можно только тогда, когда ясен объект сравнения. Поэтому мы избегаем вычурных, а главное, непонятных выражений типа «турбо-обдув», «макси-гриль», «интенсивный горячий воздух», «термоциркуляция» или «3-0-конвекция». А если в описании стоит какая-нибудь функция типа «медленное запекание» или «гратин», стремимся «вытрясти» из брэнд-отдела всю правду насчёт того, как она работает.
Поэтому технические характеристики в каталогах производителей выглядят куда ярче и соблазнительнее наших скучных, но зато всем понятных данных. От этого правила мы не будем отступать и теперь, поэтому режимам присваиваем те же самые названия, что вы увидите на следующих страницах обзора.
Не забудьте разогреть
В начале повествования — несколько общих советов. В инструкциях к духовкам (которые мы активно используем) для успешного приготовления блюд рекомендуется предварительно нагревать их до требуемой температуры (ориентируемся при этом на лампу индикатора термостата, она должна погаснуть).
Только для очень жирного мяса можно сделать исключение и ставить его в холодную духовку. При этом шкаф можно отключать за несколько минут до готовности, остаточной температуры будет достаточно для успешного завершения процесса. Дверцу желательно открывать как можно реже, а за «поведением» продуктов наблюдать через стекло (именно для этого лампа подсветки часто не выключается, пока идет приготовление).
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.
Критерии выбора
Выбирая ТЭН для бойлера, необходимо отталкиваться от характеристик ранее установленного элемента.
Разновидности приборов
Материал бака и ТЭНа должен совпадать, поэтому чаще покупают детали из нержавейки Помимо типа ТЭНа по контакту с жидкостью, нужно учитывать массу других параметров:
Способ крепления – гаечный или фланцевый. Последний бывает литой или штампованный. Фланцевое крепление характерно для ТЭНов открытого типа;
Возможность установки анода – этот элемент предназначен для защиты металлических поверхностей от коррозии и накипи, благодаря чему общий срок службы бойлера увеличивается. Постепенно анод «тает», поэтому периодически нужно устанавливать новый. Если в основании ТЭНа предусмотрено отверстие для анода, то необходим новый нагреватель с таким же отверстием.
Форма зависит от вида накопительной емкости. Нагревательный элемент может быть прямым или гнутым. Выбирают аналогичный ранее установленному ТЭН, учитывая при этом не только форму, но и размер, а также угол изгиба.
Материал изготовления – внешняя поверхность ТЭНа может быть сделана из меди или нержавейки
Важно, чтобы материал бака и ТЭНа совпадал, иначе из-за разности потенциалов срок службы нагревательного элемента и самого бака сократится. Медный нагреватель закрытого типа может быть расположен внутри эмалированной стальной колбы, в таком случае о создании гальванической пары можно не беспокоиться.
Особенности и количество нагреваемой жидкости
ТЭН с магниевым анодом для жесткой воды Если вода жесткая, необходим ТЭН под анод, который частично избавит от проблемы накипи и позволит продлить срок службы бойлера. Мощность должна соответствовать объему нагреваемой жидкости. Рекомендуется приобретать деталь той же мощности, что и вышедшая из строя. Параметры нагревателя указаны в техническом паспорте устройства.
Условия эксплуатации
Мощность должна соответствовать возможностям электропроводки. Но это уже больше относится к выбору бойлера, а не ТЭНа, поскольку старый элемент заменяют на новый аналогичной мощности. Мощность бойлера в целом также влияет на скорость нагрева заданного объема воды. Если ТЭН маломощный, например на 1000 Вт, а емкость на 80 или даже 100 л, нагреваться до максимальной температуры вода будет очень долго, несколько часов,поэтому включать бойлер нужно заблаговременно. Такая мощность оптимальна для небольших бойлеров, максимум до 50 л.
Если планируется большой расход горячей воды, рекомендуется покупать модель с двумя ТЭНами. Они нагревают воду быстрее. В экономичном режиме будет работать один элемент, а второй подключится благодаря термостату, когда потребуется нагреть новую порцию холодной воды.
ТЭН на основе титана
Этот материал вызывает большой интерес. И вот почему. Если изучить свойства металла, мы увидим весомые преимущества:
- высокая механическая стойкость;
- отличная коррозионная и химическая стойкость – не разрушается под действием большинства солей, кислотных растворов и других агрессивных сред;
- выдерживает регулярные циклы нагрева и охлаждения.
Из этого следует, что такой ТЭН подходит для нагрева воды любого качества и состава.
Нагревательный элемент на основе титана и нержавеющей стали
Однако найти нагревательный элемент из чистого титана по-прежнему непросто. Чаще будут сочетаться материалы.
Например, некоторые водонагреватели Thermex оснащены нагревательным элементом TitaniumHeat, который изготовлен из сверхпрочной нержавеющей стали SUS840 на основе титана с высоким содержанием хрома.
А у ведущего производителя нагревательных элементов Thermowatt есть нагревательные элементы на основе сразу четырех компонентов: меди, нержавеющей стали, титана и никелевого сплава Incoloy. Некоторые модели выполнены в полностью титановом исполнении – полностью в титане.
