Большинство электрических котлов работают с использованием ТЭНов, которые также применяются домашними мастерами для создания самодельных электрических обогревателей. Какие тены применяются, по каким правилам используются?
- Тен представляет из себя трубчатый нагреватель, который своим корпусом греет теплоноситель или воздух. Внутри трубы находится нагреваемая электричеством спираль, заключенная в диэлектрик с высокой теплопроводимостью. Тепло от спирали нагревает стальной корпус и передается во внешнюю среду.
Все тены можно подразделить на 3 большие группы по виду использования.
- Бытовые трубчатые для нагрева жидкости.
- Ребристые, для нагрева воздуха, которые представляют из себя трубу с ребрами радиатора. Есть модели рассчитанные, только на обдув от вентилятора, есть рассчитанные на обдув обычным конвекционным потоком воздуха. Применяются в различных устройствах, в том числе и в бытовых воздухонагревателях.
- Специальные, используемые в промышленности. В этой группе разнообразие слишком велико, от малых патронной формы, до больших лепестковых…
Фирменный или обычный тен нужен
Большинство известных брендов не использует стандартные ТЭНы, а только собственного производства, с оригинальным креплением. Эти изделия копируются пиратским способом, что позволяет легче и дешевле подыскать замену. С другой стороны, подделка может быть недолговечной, а продаваться по цене фирменной вещи…
- Если сгорел тен со специфической формой, то все же лучше в сервисе заказать новый такой же, а не пытаться на сером рынке найти нечто похожее.
Впрочем, такая ситуация, — чтобы сгорел фирменный ТЭН является редкой. Такие устройства в нормальных условиях эксплуатации обычно не ломаются. Чаще выходят со строя котловые тены со стандартным креплением, и сделанные в массовой серии на вспомогательном производстве. Но и стоят они сравнительно весьма недорого.
Как купить надежный тен
Возникает вопрос, – какой продукции можно доверять сегодня из подобного класса, ведь стандартный надежный тен сейчас купить довольно трудно. Скорее всего, поможет покупка в солидной точке продажи, которая чаще доставляет напрямую от дилера известного завода. Отечественные, полученные по подобной схеме, обычно более-менее надежные. Во всяком случае, более надежные чем китайские изделия, купленные на рынке.
Конструкции
Тены могут быть разной длины, в зависимости от конструктивных особенностей устройства, куда они должны вставляться. В целом можно сказать, что чем длиннее тен, тем больше у него площадь охлаждении, значит и быстрее идет обмен тепла, меньше температура внутри. Что в целом благоприятнее.
Но скорость теплообмена будет зависеть и от скорости движения воды (от этого зависит какой будет температура воды на поверхности металла, чем быстрее скорость, тем холоднее).
В водогрейных котлах применяются более короткие тены обычно. Что уменьшает гидравлическое сопротивление, создаваемое ими. Но они имеют внутри большую температуру, и в целом рассчитаны работать в движущемся потоке воды. Более длинные тены и с большим сечением лучше приспособлены для конвекционного нагрева, например в бойлерах, или в самодельных регистрах.
Чтобы уменьшить общую длину устройства, но сохранить площадь теплопередачи, производители делают тены изогнутыми, и в виде нескольких трубок.
Мощности тенов и напряжение питания
Для сети 220 В можно встретить мощности от 0,5 кВт до 3 кВт. Для 380 В – до 9,0 кВт. Но при больших мощностях используются чаще блоки тенов – несколько штук по 1 – 3 кВт каждый.
Так, в котлах, рассчитанных на питание 380 В, обычно используются тены на 220В, которые включаются по схеме звездой (220 В между подключенными фазами). Переключение таких котлов с одного напряжения питания на другое выполняется собственно переключением тенов со звезды на треугольник.
Подбор мощности тена для радиатора или регистра
Тен не должен быть мощнее, чем рассеиваемая мощность радиатора при 70 градусах его нагрева. Какая мощность чугунного радиатора МС-140 (типовая модель, выпускаемая еще со времен СССР и ныне…) при 70 градусах по средней линии? Его типовая мощность указывается при тепловом напоре (разность средней линии радиатора и воздуха в комнате) 50 град как 160 Вт на одну секцию. Возьмем для резерва 20%, получается, что в 10 секционный радиатор не нужно устанавливать тен мощнее чем 1,4 кВт. В 7 секционный соответственно – 1,0 кВт.
Второй момент связан с расширением жидкости при нагревании. Чугунную секцию просто разорвет, если ее залить полностью. Для нормального расширения должно оставляться не менее 10% пустоты, заполненной воздухом от объема воды. Если говорить о чугунной батарее, то это значит, что заливка не должна быть более чем по уровень верхней пробки.
Как определить мощность для самодельного регистра – объема труб. По аналогии с обычным чугунным радиатором, путем сравнения внутреннего объема, который можно померить налив жидкость. Получаем объем – Х. Далее — внутренний объем секции МС140 – 1,45 л, а мощность – 160 Вт, тогда мощность регистра, Вт, будет равна 160Х/1,45.
Автоматизация на тенах
Наиболее распространенный вариант автоматизированных тенов – применение настраиваемого температурного реле. Включение происходит при заданной температуре, выключение при фиксированной разнице на 5 – 10 градусов больше, что в большинстве случаев зависит от случайного выбора неточного станка китайского производителя.
Но такой тен позволяет сделать регистр или радиатор автоматизированными, включаться и выключаться по достижению нужной температуры жидкости.
Так обычно и поступают при конструировании самодельного обогревателя от электричества. Диаметр резьбы такого устройства как раз подходит для вкручивания вместо радиаторной пробки.
Также можно найти с вшитыми настройками на недопустимость замораживания, включается при уменьшении температуры до 3 град.
Опасность при конструировании самодельных отопительных приборов:
- Иногда вводит в заблуждение название «масляный обогреватель» в магазинах. Некоторые пытаются залить масло (отработку) в радиатор. Это угрожает крайне опасным пожаром.