Отопление ТЭНами, как сделать, стоит ли использовать

ТЭН — электронагреватель жидкости в виде металлической трубки, внутри которой находится спираль. Конструкций, разновидностей множество. Нагреватели изготовляют и на крупный и на малых производствах.

Эти нагреватели массово устанавливаются, например, в электрических бойлерах и электрокотлах, поэтому производятся также известными производителями.

Но на любом рынке можно встретить ТЭНы предназначаются для установки в радиаторы отопления. Эти устройства изготовлены чаще в Польше, Украине, Китае. Они могут снабжаться встроенными термодатчиками, т.е. работать в полуавтоматическом режиме, отслеживая степень нагрева.

На основе таких электрических нагревателей, можно легко создать отопительный прибор своими руками. Чем и пользуются домашние мастера, конструируя простейший обогрев и «экономя» при этом, как они, думают, изрядные суммы денег.

Но так ли выгодно использовать ТЭНы?
Где обычно, в каких ситуациях, применяют эти электронагреватели воды? Как нужно устанавливать и применять ТЭНы…

Насколько большая выгода от ТЭНов

Если имеется старая батарея, то почему бы ее не превратить с помощью ТЭНа в систему отопления для небольшого подсобного помещения, — курятника, мастерской, гаража…

Существуют даже мифы, что тенами отапливать выгодно. Но «мечты разбиваются о суровую реальность», — электричеством отапливать дороже всего. Так как используется самый дорогой энергоноситель.

Неважно, имеется ли фирменный программируемый электрокотел, или установлена бочка с опущенным в нее на проволоке ТЭНом, — КПД подобных электронагревателей около 97%. А дальше платим по счетчику…

Обогреваться ночью

Но есть лазейка, — ночной дешевый тариф на электроэнергию. Узнать точно, о действующих тарифах и возможности подключения ночного, можно в местной электросети.

Правда и ночное электричество нельзя назвать дешевым, но в совокупности с показателем «Комфортность», ночное отопления становится весьма привлекательным для пользователя.
Какой вид топлива больше всего подходит для дома

Но цена на саму систему отопления с электрическим нагревом может значительно варьироваться.

Нагреватели в батареях

Когда в квартирах с центральным отоплением холодно, то отапливают дополнительно электричеством, а также газовой кухонной плитой или колонкой.

Вот тут и применяется парочка тяжелых чугунных батарей с ТЭНами. По сравнению с фирменными электроконвекторами они обладают гораздо большей теплоемкостью, поэтому их можно отключать на дольше и не следить за их работой. Но и нагрев соответственно продолжительнее.

Такие радиаторы умельцы устанавливают в основном в гаражах, где любят проводить время. Или, например, для обогрева животных в морозы на небольших фермах.

Оборудование систем отопления

Бывает, что на дачке, в гараже и т.п. имеются остатки былой системы отопления, например, пару батарей со стальными трубами. Вернуть систему к жизни проще всего, вставив в нее электрические нагреватели….

Но ТЭНы могут создавать и вспомогательный подогрев в домашней системе отопления. Электрический обогрев отлично дополняет твердотопливный котел. Особенно ночью, с дешевым тарифом. И здесь «самодельное производство» также востребовано.

Если в достаточно большой металлической трубе закрепить пару тенов по 2 кВт, то получится 4-киловаттный электрокотел. Нюанс в том, что ночью его можно включать в маломощную сеть 220 В, так как другие потребители «спят», кроме холодильника, например.

Такое «творение», на практике, может стать основным отоплением в течении сезона в утепленном доме, если, конечно, применяется буферная емкость — теплоаккумулятор.
Как подключить теплоаккумулятор в систему

Какая мощность понадобится

В системе отопления целого дома лучше использовать 2-киловатные образцы электронагревателей.

Но в отдельных радиаторах самодельных регистрах, обрезках отопления в гаражах… применять слишком мощные ТЭНы нельзя.

Дело в том, что тепловое реле не может считаться надежной защитой. А доводить жидкость до температуры кипения, перегревать прибор свыше +75 градусов — опасно.

Следовательно, мощность тена не должна быть больше, чем тепловая мощность, отдаваемая прибором при +70 градусах. Это примерно 75% от паспортной мощности радиатора.

Одна секция и чугунного и алюминиевого радиаторов (500 мм между трубами) обладает мощностью теплоотдачи 170 Вт при 90 град жидкости и 20 град воздуха. При +70 град. нагрева — одна секция — 140 Вт, 7 секций — 1080 Вт, 10 секц. — 1400 Вт.
Таким образом, для радиатора из 7 секций мощность ТэНа не должна быт больше чем 1 кВт. А для радиатора из 10 секций — не больше 1,4 кВт.

Труднее обстоит дело с самодельными регистрами, — неизвестна их теплоотдача. Остается лишь начинать использовать наименее мощные нагреватели.

Какие тены для радиатора выбрать

ТЭНы для радиаторов сделаны на основе заглушки (основания) со стандартным диаметром резьбы 40 мм. Остается из радиатора выкрутить нижнюю пробку, на ее место вкрутить нагреватель.

О подборе этих нагревателей по мощности для радиаторов было сказано выше. Не стоит брать более мощный приборы, во избежание аварийных ситуаций. Не нужно перегревать радиатор, добиваясь большей теплоотдачи.

Но эти нагреватели различаются и по длине. Для отдельно стоящего радиатора, без движения жидкости, предпочтительней тены подлиннее. Тогда и прогрев будет более равномерным.

В проточном электрокотле другой приоритет подбора — меньшее гидравлическое сопротивление. Минимизировать влияние нагревателей путем удачного подвода трубок и конфигурации их расположения для домашнего умельца не проблема.

Производитель, — «китайцев», по прежнему, ругают больше всего, лучшими ТЭНами считаются местного разлива — российско-украинские.

Как применяются

ТЭНы могут включаться комнатным термостатом. Тогда они управляются по заданной температуре воздуха.

Но в большинстве случаев используют нагреватели со встроенными температурным реле, — нагрев по температуре теплоносителя.

Жидкость при нагреве расширяется. Нельзя отдельные радиаторы, и другие замкнутые системы отопления, заполнять жидкостью полностью. В системах отопления для компенсации расширения используется расширительный бак.
Расширительные баки для системы отопления

В случае с отдельным радиатором достаточно оставить не менее 10% внутреннего объема не заполненным, — заливать радиатор по верхнюю пробку.

Установка ТЭНа следующая. Система сливается, выкручивается пробка радиатора, вкручивается тен. При этом обычно используется лен со смазкой в качестве уплотнителя (металл-по металлу).

Нагреватель подключается к электросети в соответствии с ПУЭ, с соответствующей изоляцией контактов.

Масло не допустимо

Можно встретить рекомендации залить радиатор маслом, — якобы получится аналог «масляного нагревателя». Прежде чем следовать подобным советам, рекомендуется изучить опыт «пиротехника», который налил масло на картон, поджег, а затем пробовал потушить.
Маслонаполненные промышленные электроагрегаты (например, высоковольтные маслянные разъединители) эксплуатируются с особыми мерами пожарной безопасности.

Если система замораживается, необходимо использовать незамерзающие жидкости, для одного радиатора можно использовать тот же автомобильный Тосол. Горючие жидкости недопустимы.

Встречаются и другие нарушения.

Конструирование своими руками — выгодно?

Самостоятельное конструирование электрообогревательных приборов не приветствуется по соображениям безопасности.

Гораздо целесообразнее приобрести готовый электрический обогреватель для помещений, например, электроконвектор, отвечающий требованиям… За его эксплуатационные качества несет ответственность производитель.

Экономическая целесообразность в ТЭНах может возникнут, как говорилось, когда в наличии имеется «заброшенная» и «бесплатная» оболочка для него.

Но вопросы безопасности, на самом деле, гораздо важнее, чем выгода, получаемая подобным образом.
Сейчас это понимают чаще, потому ТЭНами интересуются все меньше.

К тому же, средний по площади дом выгоднее отапливать электрокотлом с водяными радиаторами, чем отдельными конвекторами. Далее по теме — выгодно ли отапливать конвекторами электрическими

Типы подключения ТЭНов типа ЗВЕЗДА или ТРЕУГОЛЬНИК для трехфазной сети: схемы и примеры

Трубчатые электронагреватели являются самым популярным типом нагревательных элементов как в промышленности, так и в бытовых приборах. Каждый электрический ТЭН, даже если он рассчитан на 220В, может подключаться как к однофазной, так и к трехфазной сети. Давайте подробно рассмотрим, какие типы подключения к трехфазной сети для нагревателей существуют и какие требования к характеристикам ТЭНов предъявляются для них.

Для подключения электронагревательных элементов к 3-фазной сети применяются такие виды схем:

Тип подключения ЗВЕЗДА

Тип подключения ТРЕУГОЛЬНИК

Если мы имеем не специальные нагреватели, типа блок ТЭНов или сухие керамические ТЭНы, а обычные трубчатые ТЭНы, то для получения равномерной нагрузки необходимо иметь на каждой фазе трехкратное количество электронагревателей. То есть минимальное количество нагревателей будет равно 3. При этом в технических параметрах ТЭНов напряжение питания может быть как 380, так и 200 Вольт.

Для электронагревательных ТЭНов с параметрами напряжения электропитания 220 В нужно использовать тип подключения к 3-фазной сети типа ЗВЕЗДА. А для тех, которые производятся с характеристикой напряжения равной 380 Вольт, возможно применять обе схемы подключения: и вариант ЗВЕЗДА и вариант ТРЕУГОЛЬНИК.

Вариант подключения к трехфазной сети питания типа ЗВЕЗДА

Тип ЗВЕЗДА применяется в сухих ТЭНах от компании Полимернагрев в варианте подключения № 3 с четырьмя болтами в качестве типа токовывода. Также тип подключения «звезда» может применяться при подключении блок ТЭНов ТЭНБ. В данных случаях подключение нагревательных спиралей производится по следующей электрической схеме:

Давайте теперь рассмотрим, как можно подключить нагреватели по данной схеме, если у нас имеются в наличии не специальные, а стандартные электрические воздушные или водяные металлические ТЭНы.

К питающему напряжению должен подключаться только один вывод от каждого ТЭНа. Именно поэтому для подключения к трехфазной сети у нас должно быть кратное трем количество электронагревателей. Остальные же контактные выводы, которые не подключены к напряжению, должны быть соединены в одну так называемую нулевую точку. Таким образом, мы получаем трехпроводную соединенную нагрузку.

Давайте подробно рассмотрим схему трехпроводного соединения на 380 В для включения 3-х водяных ТЭНов. На первом рисунке вы можете рассмотреть описанную выше схему включения ТЭНов, а на втором к схеме добавляется специальное устройство для подачи напряжения на ТЭНы с защитными переключателями. Как четко видно на схеме, каждый второй токовывод нагревателя подается на фазы А, В и С, а остальные же соединяются вместе.

Подключая ТЭНы таким образом мы получаем значение напряжения электропитания на каждом электротэне между подключением к сети и нейтральной точкой равное 220 В.

В приведенной схеме можно увидеть, что выводы нагревателей справа подсоединены к фазам А, В, С. Выводы, которые находятся слева — соединяются в общей нейтральной точке. Рабочее напряжение между выводами справа и нейтральной точкой равно 220 Вольт.

Также есть вариант подключения к трехфазной сети ЗВЕЗДА, который использует четырехпроводную схему. При таком способе применяют трехфазное питание с напряжением 230В, а нулевую точку подают на нейтраль источника электропитания.

Тут так же, как и в предыдущем случае, одни выводы соединяются в нулевую точку, а другие подводятся к трехфазной сети. Если соединение с нулевой точкой передавать на нулевую шину источника электропитания, мы получим на каждом нагревателе между питанием и нулем напряжение в 220-230В.

Когда возникает необходимость в полном отключении питания на нагреватели, нужно применять выключатели типа 3+n или же 3р+n, способные функционировать в автоматическом режиме. Автоматы данного типа могут использоваться для полного перевода всех силовых электроконтактов на полностью автоматический рабочий режим.

Давайте рассмотрим, как же на практике следует применять тип подключения ЗВЕЗДА, на примере монтажа ТЭНов в электрокотле.

Подключение нагревателей по схеме ЗВЕЗДА для электрокотла

В электрических нагревательных котлах ТЭНы могут подключаться различными способами, но для демонстранции схемы подключения по типу ЗВЕЗДА опишем вариант установки сухих ТЭНов к 3-фазной сети питания с напряжением 220В.

Высокая мощность водяных сухих ТЭНов накладывает определенные требования к качеству соединений. Надежность соединений должна быть обеспечена высоким качеством термостойких проводов и строгим соответствием всех действий описанной в инструкции схеме.

Первое, что нужно сделать, это при подключении фазных поводов произвести накрутку гайки M4. Далее вам необходимо наложить шайбу и установить кольцевой наконечник провода питания. Следующим шагом будет наложение еще одной такой же шайбы, поверх которой помещается еще одна специальная пружинная шайба гровер. И это все нужно надежно зафиксировать гайкой M4.

Провода, которые выводятся на нейтральную фазу, крепятся при помощи болта типа M8. Провод нейтрали нужно поместить в перемычку, которая находится между контактами отверстий ТЭНа.

Обязательно заземлите корпус нагревательного элемента и проводов питания после того, как подключите все провода на питающие и нулевые контакты ТЭНа. В большинстве случаев в стандартных электрокотлах болт заземления располагается с левой стороны около блока с ТЭНами. К нему мы и должны присоединить провод для заземления.

После подключения проводов следует провести заземление корпуса нагревателя и проводов подключения ТЭНа. Обычно у котлов для заземления с левой стороны у блока электронагревателей находится болт, к которому и следует подключать проводник заземления.

Вы можете использовать для заземления как отдельный провод уравнения потенциалов, так и провод с клеммника заземления блока управления.

Наглядно все вышеописанное вы можете посмотреть на рисунке ниже в виде схемы и фото подключения ТЭНа.

Если вы сделали все в четком соответствии инструкции, подключение блок Тэна электрокотла можно считать завершенным. Останется лишь вернуть защитный кожух на блок нагрева.

В электрических котлах управление нагревом осуществляется на основе данных от термодатчиков. Терморегулирующие устройства находятся на основной панели управления котла. На терморегулятор будут подаваться данные о температуре ТЭНа и температуре теплоносителя. На основе этих показаний и установленных на терморегуляторе настройках автоматикой принимается решение о подаче или отключении питания нагревательных элементов. Пока температура будет меньше установленной, будет подаваться питание, и Тэны будут производить нагрев, а при достижении или превышении порогового значения питание будет отключено и ТЭН прекратит нагреваться. При остывании до нижнего порога ТЭН опять включится.

Терморегулятор позволяет человеку всего один раз установить температуру (верхний и нижний порог) и потом работа электрокотла будет осуществляться в автоматическом режиме, а температура будет поддерживаться на нужном уровне.

Есть вариант использования терморегуляторов с несколькими типами термодатчиков, которые будут не только контролировать нагревание самого ТЭНа, но и температуру воздуха в помещении. Для этого термодатчик нужно установить на расстоянии от котла и теплоносителя.

Вариант подключения к трехфазной сети питания типа ТРЕУГОЛЬНИК

Рассмотрим на схеме второй вариант подключения нагревательных элементов к трехфазной сети под названием ТРЕУГОЛЬНИК.

При данном варианте нагреватели соединяются между собой последовательно. У нас в итоге должно сформироваться три плеча для фазы А, В и С. Для примера:

Для А фазы – соединяем первый вывод ТЭНа №1 и первый вывод ТЭНа №2

Для В фазы – соединяем второй вывод ТЭНа №2 и второй вывод ТЭНа №3

Для С фазы – соединяем второй вывод ТЭНа №1 и первый вывод ТЭНа №3

Теперь, когда мы познакомились с двумя типами подключения ТЭНов, можно рассмотреть зависимость мощности и температуры нагревателей от типа схемы подключения.

Зависимость температуры и мощности нагрева от варианта схемы подключения

Мощность нагревателя – это очень важный параметр, на который многие покупатели ориентируются при покупке ТЭНа. По сути же мощность ТЭНа зависит только от показателя сопротивления греющей спирали. Конечно же, если не использовать трансформаторы и питание от определенной сети будет постоянным. Данное свойство зависимости можно легко вычислить, воспользовавшись простой формулой из школьного курса физики:

Мощность (P) = Напряжение (U) * Сила тока (I)

В данном случае за величину напряжения берем разницу потенциалов между выводами электрического ТЭНа, а силу тока нужно измерять ту, которая будет протекать по греющей спирали.

Силу тока можно вычислить по формуле I=U/R, где R – электрическое сопротивление нагревательной спирали. Теперь подставим данное значение в формулу мощности, и получится, что мощность ТЭНа зависит только от напряжения и сопротивления.

Таким образом, делаем вывод, что при постоянном напряжении сети питания мощность электронагревателя будет меняться только при изменении сопротивления.

Значение сопротивления резистивного элемента в основной массе нагревателей имеет прямую зависимость от значения выделения температуры. Но в нагревателях с нихромовой или фехралевой спиралью, к примеру, в пределах сотни-другой градусов сопротивление практически не изменяется.

В ситуации с высокотемпературными нагревателями из карбида кремния или дисилицид молибдена картина будет совсем другой. В выскотемпературных нагревателях с увеличением температуры сопротивление падает очень значительно в пределах от 5 до 0,5 Ом, что делает их очень выгодными с точки зрения потребления электроэнергии в печах.

Но из-за данного качества высокотемпературных КЭНов их нельзя подключать напрямую даже к сети питания 220В, не говоря уже о 380В. Технически можно произвести подключение к 220в КЭНы, если соединить их последовательным образом. Однако при данном способе будет невозможно контролировать мощность и температурную выработку нагревателей в печи. Для подключения высокотмепературных нагревателей неметаллического типа следует использовать специальные регулируемые трансформаторы или же стандартные статистические ЭМ устройства.

В компании Полимернагрев вы можете купить электронагреватели, которые производятся специально с учетом подключения к трехфазной сети питания. Это сухие керамические ТЭНы, блок Тэны для воды и трехстержневые КЭНы. Тип подключения данных нагревателей зависит от показателя напряжения по схеме звезды или треугольника.

При подключении электрических Тэнов в соответствии со схемой ТРЕУГОЛЬНИК соединяются три нагревательных спирали, у которых равные значения сопротивления и на питание будет подано 380В. Подключение ТЭНов ЗВЕЗДА подразумевает наличие нулевого вывода, а на каждый элемент нагрева будет подаваться 220В. Нулевой провод позволяет подключать потребители с разным значением сопротивления.

Если у вас остались вопросы по типам подключения нагревателей к трехфазной сети, вы можете обратиться к нашим специалистам по телефону в Москве или задайте свой вопрос в форме ниже, мы постараемся подробно ответить вам в самые кратчайшие сроки.