Трубчатые электронагреватели ТЭНы: конструкция и применение
Трубчатый электронагреватель (ТЭН) – это электронагреватель сопротивления. Он состоит из нагревательного элемента – спираль с высоким сопротивлением – с контактными стержнями на концах, который вместе с наполнителем запрессован в металлическую оболочку (медную или из нержавеющей стали) в соответствии с характеристиками.
1 — металлический корпус
2 — наполнитель
3 — спираль
4 — контактный стержень в заделке
5 — герметик
6 — изолятор
7 — контактный стержень
L — развернутая длина
la — активная длина
lk — длина контактного стержня в заделке.
Спираль изолируют от трубки наполнителем, имеющим высочайшие электроизоляционные характеристики и отлично проводящим теплоту. В качестве наполнителя, в большинстве случаев, используют периклаз (кристаллическая смесь магния). После наполнения наполнителя трубку ТЭНа опрессовывают. Под огромным давлением периклаз преобразуется в монолит, накрепко фиксирующий спираль по оси трубки ТЭНа.
Опрессованный ТЭН может быть изогнут для придания нужной формы. Контактные стержни ТЭНа изолируют от трубки изолятором, торцы герметизируют влагозащищенным кремнийограническим лаком. ТЭН стопроцентно защищен от наружных воздействий, в том числе от доступа воздуха.
Преимущество ТЭНов — универсальность, надежность и безопасность обслуживания. Их можно использовать при контакте с газообразными и водянистыми средами. ТЭНы не страшатся вибраций и ударов, но не являются взрывобезопасными. Рабочая температура ТЭНов может достигать 800 гр. С, что
позволяет использовать их не только лишь в установках кондуктивного и конвекционного нагрева, да и в качестве излучателей в установках лучистого (инфракрасного) нагрева. Вследствие герметизации спиралей срок службы Тэнов достигает 10 тысяч часов.
Электрические ТЭНы — области применения
В быту в домашней бытовой технике: ТЭН чайника, ТЭН утюга, ТЭН электрокотла, ТЭН электроводонагревателя или ТЭН бойлера, ТЭН стиральной машины. В пищевой промышленности: тэны для варочных котлов, для кондитерского производства, хлебопекарной области, молочного производства и т.д.; Когда ТЭН используется в водонагревателях, трубчатый нагревательный элемент монтируется на фланец ТЭНа, который имеет различную форму. Различают литые фланцы тэна или штампованные фланцы тэна в зависимости от производителя водонагревателя.
ТЭНы для водонагревателей Аристон (Ariston), ТЭНы для водонагревателей Термекс (Thermex), ТЭНы для электрокотлов Протерм (Protherm), ТЭНы для электрокотлов Зота (ZOTA), ТЭНы для электрокотлов ЭВАН и других производителей могут быть заменены в случае сгорания ТЭНа.
Для увеличения продолжительности службы ТЭНов:
1) Подключая к выводам ТЭНа провода подачи электропитания не применяйте к гайкам контактных стержней лишнее усилие, в результате чего может нарушится герметичность ТЭНа.
2) Контролируйте работу трубчатых электронагревателей для жидких сред, не допускайте их работы без жидкости.
3) Удаляйте образовавшуюся накипь с поверхности трубки ТЭНа и не допускайте отложения слоя накипи толщиной более 2 мм.
Нагревательные элементы (ТЭНы) для накопительных водонагревателей
Мы часто слышим фразу: нагревательный элемент – это сердце электрического водонагревателя. Для чего нужен нагревательный элемент или по другому сказать трубчатый электрический нагреватель (ТЭН)? Конечно, для нагрева воды. Электрический ток нагревает ТЭН, проходя через него, а нагревательный элемент уже нагревает воду.
ТЭНы для накопительных водонагревателей делятся на «сухие» и «мокрые». Отличие заключается в способе нагрева воды: «мокрые» погружаются в воду, а «сухие» нагревают воду, не касаясь ее, т.к. находятся в специальной капсуле, которая погружена в воду.
ТЭН для водонагревателя «мокрый» — представляет собой трубчатый электрический нагреватель, состоящий из медной или стальной трубки, в которую концентрично запрессована нагревательная спираль. В качестве теплового проводника и, одновременно, диэлектриком между спиралью и стенкой трубки, служит специальный наполнитель на основе оксида магния (магнезий). При прохождении электрического тока через нагревательную спираль, вследствие ее большого омического сопротивления, практически вся электрическая энергия преобразуется в тепло. Тепло от спирали сквозь изоляционную засыпку передается медной или нержавеющей оболочки тэна, которая и нагревает воду в баке водонагревателя.
ТЭНы обладают высоким КПД и продолжительным сроком эксплуатации.
От «мокрого» к «сухому» ТЭНу
ТЭН при нагреве может иметь контакт с водой, тогда речь идет о «мокром» ТЭНе, но может и не контактировать, тогда говорим о «сухом» нагревательном элементе.
Накипь и электролитическая коррозия – неизбежные враги «мокрого» ТЭНа. Образование накипи появляется вследствие превышения в воде солей и других примесей, которые «налипают» на сам ТЭН, уменьшая его теплоотдачу и затрудняя его работу. ТЭН вынужден работать усерднее, следовательно, его срок службы уменьшается, а расход электроэнергии – увеличивается. Кроме того, появляется новая проблема: недостаточный отвод тепла от поверхности ТЭНа. В этом случае температура нагревательного элемента оказывается выше нормальной рабочей. Это приводит к перегреву и перегоранию ТЭНа, т.е. к поломке водонагревателя.
Чтобы избежать этих проблем, достаточно установить специальный фильтр для защиты от накипи, а также регулярно очищать ТЭН от накипи.
Впрочем, еще одним методом борьбы с накипью является установка «сухого» ТЭНа – такой нагревательный элемент устанавливается в прибор в специальной защитной капсуле (трубке), которая герметична и ограждает ТЭН от контактов с водой. В этом случае ТЭН сначала нагревает трубку, а уже нагретая трубка передает тепло воде в баке. Такие «сухие» нагревательные элементы были изобретены в середине 90-х годов во Франции.
Если «мокрый» ТЭН может работать без смены от 3-х до 10 лет, то «сухие» нагревательные элементы могут спокойно работать до 15 лет при нормальных условиях эксплуатации.
«Сухие» ТЭНы также имеют преимущество в том, что замена нагревательного элемента может проходить без слива воды.
Разновидности ТЭНов для водонагревателей
Мы с вами уже выяснили, что по типу установки и работы ТЭНы могут быть «мокрыми» и «сухими». Однако это не вся классификация нагревательных элементов. Так, в зависимости от модели водонагревателя, ТЭНы могут быть разной формы, мощности и крепления. Существуют ТЭНы, ввинчиваемые, закрепленные на гайке, а также ТЭНы на фланце. По форме нагревательный элемент напрямую зависит от типа бака бойлера, в котором он установлен: бывают прямые, гнутые в разном виде, спиральные, комбинированные, т.е. несколько ТЭНов в одном блоке (на одном фланце). Материал ТЭНа всегда либо медь, либо нержавейка.
Итак, главными преимуществами «сухого» ТЭНа перед «мокрым» являются:
- Возможность использования водонагревателя в системах водоснабжения с невысоким качеством воды, («жесткая» вода) поскольку отсутствует контакт ТЭНа с водой.
- Увеличение срока службы бойлера в целом, так как на нагревательном элементе не скапливается накипь.
- Высокая безопасность для пользователей, по причине невозможности пробоя тока или возникновения короткого замыкания в баке аппарата.
Водонагреватели с «мокрыми» ТЭНами используются в водопроводных системах с «мягкой» водой, а для «жесткой» воды лучше использовать водонагреватели с «сухими» ТЭНами.
На нашем сайте вы сможете найти водонагреватели известных немецких фирм Stiebel Eltron и AEG.
Трубчатые электрические нагреватели компании Stiebel Eltronзаслуженно пользуются славой самых надежных в мире. Со времен основания фирмы конструкция ТЭНа (на рисунке справа тэн для водонагревателя psh … si) продолжает совершенствоваться. Благодаря жесткому контролю качества на всех этапах производства, заводской брак сводится к нулю. На сегодняшний день Stiebel Eltron предлагает самый широкий ассортимент нагревательных элементов с неоспоримыми преимуществами:
- медные ТЭНы имеют хорошую теплоотдачу и не подвержены коррозии;
- развитая поверхность элемента снижает тепловую нагрузку на единицу площади;
- специальный элемент в виде спирали, и большое фланцевое отверстие обеспечивают легкий демонтаж, даже после длительной эксплуатации;
- продуманная конструкция крепления нагревательного фланца позволяет экономить время и силы при замене или обслуживании;
- широкий выбор электрических мощностей и возможность подключения 220 / 380 В.
В зависимости от целей, Ваших предпочтений и бюджета, Вы легко сможете выбрать оптимальный вариант среди накопительных водонагревателей AEG. Все приборы оснащены высококачественной теплоизоляцией и внутренним баком, надежно защищенным от коррозии. Водонагреватели AEG обладают множеством полезных функций, которые сделают процесс приготовления горячей воды простым и удобным. Благодаря своему привлекательному классическому дизайну, водонагреватели AEG отлично впишутся в любой интерьер.
Интернет-магазин santehsklad имеет в наличии все тэны для водонагревателей компаний Stiebel Eltron и AEG Haustechnik, заказать которые можно по телефону +7 (812) 544 68 20 ,+7 (812) 945 99 93 или на почте E-mail: teplonet_spb@mail.ru.
Интернет-магазин водонагревателей и климатической техники №1
Доставим по России
Режим работы: с 10:00 до 18:00
Каталог товаров
Каталог товаров
- Главная
- Статьи
- Как это работает
- ТЭНы для водонагревателей
ТЭНы для водонагревателей
Нагревательный элемент – это сердце электрического водонагревателя. Назначение нагревательного элемента – нагрев воды. Электрический ток, проходя через нагревательный элемент, нагревает его, и вследствие этого происходит нагрев воды в водонагревателе.
Нагревательные элементы для водонагревателя делятся на находящиеся непосредственно в воде «мокрые» и не находящиеся «сухие». На сегодняшний день известно два принципиально отличных по конструкции друг от друга нагревательных элемента в электрических водонагревателях: ТЭНы (трубчатые электрические нагреватели) и стеатитовые нагревательные элементы.
Устройство ТЭНа для водонагревателя
ТЭН для водонагревателя – это водяной нагревательный элемент, который состоит из нагревательной спирали Г с контактными стержнями В на концах. Нагревательная спираль запрессована в металлическую оболочку А (медную или из нержавеющей стали). Во избежание короткого замыкания на металлическую оболочку тэна водонагревателя (пробоя на корпус тэна), спираль имеет изоляцию от него наполнителем тэна Б, который является диэлектриком т.е. не дает замкнуть на корпус ТЭНа, но при этом имеет хорошую теплопроводность. В качестве наполнителя чаще всего используют порошок оксида магния или кварцевый песок. Контактные стержни также имеет изоляцию из герметика и керамики или термопласта по концам ТЭНа. При прохождении электрического тока через нагревательную спираль, вследствие ее большого омического сопротивления, практически вся электрическая энергия преобразуется в тепло. Тепло от спирали сквозь изоляционную засыпку доходит до медной или нержавеющей оболочки тэна, которая и нагревает воду в баке водонагревателя.
Устройство стеатитового нагревательно элемента
Предназначенные для помещения в металлические оболочки, керамические тэны с открытой спиралью изготавливаются из проволоки высокого сопротивления, которая натягивается на стеатитовый цилиндр или скобки. Нагрев осуществляется посредством конвекции воздуха и/или излучением. Температура проволоки может достигать 800°С. Нагревательные элементы могут изготавливаться с неравномерным распределением мощности по длине. При этом плотность мощности поверхности нагревателя — не более 9 Вт/см2.
Предостережение: керамический тэн должен быть защищен от повышенных вибрационных нагрузок и любого загрязнения материала (ржавчина, масло и т.д.)
Керамический элемент — с круглым сечением, представляет одиночный модуль цилиндрического нагревателя, а количество данных модулей зависит от длины (L), диаметра (Ø), мощности и предназначения нагревателя. Модули соединены между собой по оси, прикреплённые к фланцу, к которому можно подсоединить провода питания, либо из которого выходят непосредственно, если есть такое требование. Расстояние (Lm) — холодная зона, её длинна может меняться в зависимости от конструктивных особенностей водонагревателя.
Стеатитовый нагревательный элемент вставляется в железный кожух (колбу), которая контактирует с водой.
От мокрого к сухому ТЭНу
ТЭН при нагреве может непосредственно контактировать с водой («мокрый ТЭН»), а может и не контактировать. В этом случае его вставляют в специальную герметичную металлическую колбу повышенной прочности, и тепло от ТЭНа передается воде через посредника (кожух). Такой ТЭН для водонагревателя называется «сухой».
Врагами «мокрого» ТЭНа являются накипь и электролитическая коррозия. Содержащиеся в воде соли жесткости налипают на его поверхность в виде накипи. Накипь уменьшает теплопередачу от поверхности нагревателя к воде. Вследствие этого, во-первых, увеличивается время нагревания воды и, соответственно, расход электроэнергии. А во-вторых – имеет место недостаточный отвод тепла от поверхности ТЭНа: его температура оказывается выше нормальной рабочей. Это приводит к поломке водонагревателя.
Чтобы избежать ремонта накопительных водонагревателей, на трубопроводе холодной воды перед нагревателем устанавливают специальные фильтры для защиты от накипи. Но, пожалуй, наиболее эффективным способом борьбы с накипью является использование «сухого ТЭНа» – нагревательного элемента в защитной колбе, ограждающей его от прямого контакта с водой. Наличие кожуха привдит к тому, что температура воды у нагревающегося кожуха много меньше, чем температура ТЭНа, вследствии чего накипь образуются в гораздо меньших количествах. Также внутренняя поверхность водонагревателя получается однородной, что исключает гальваническую и электролитическую коррозию между ТЭНом и материалом внутреннего бака. Это повышает долговечность водонагревателя.
Если «мокрый» ТЭН может работать 2-5 лет, то «сухие» нагревательные элементы работают 10-15 лет. Разумеется при стабильном напряжении и хороших условиях эксплуатации.
Но рано или поздно даже такие нагревательные элементы вырабатывают свой ресурс. И тут обнаруживается второе приемущество технологии «сухого ТЭНа». Это возможность замены нагревательного элемента без слива воды из водонагревателя. Другими словами Вы можете выкрутить ТЭН из фланца и поехать в сервис-центр для его замены.
Технологию «сухого» нагревательного элемента разработали в середине 90-х годов. Родоначальником этой технологии считается французская компания Atlantic,
Почти сразу лицензию на применение этой инновации купила компания AEG, и успешно применяла в некоторых моделях своих баков. После покупки компании AEG концерном Stiebel Eltron, лицензия была потеряна, поэтому в настоящий момент баки с «сухим ТЭНом» не выпускаются под этим брендом. Лицензия также была приобретена компанией Electrolux и Gorenje.
Узнать подробнее о водонагревателях AEG с «сухим ТЭНом» можно здесь. О водонагревателях Electrolux здесь.
Разновидности ТЭНов для водонагревателей
В зависимости от модели водонагревателя, нагревательные элементы в них могут иметь различную конфигурацию (форму) и мощность.
«Мокрые» нагревательные элементы всегда выполнены на основе ТЭНа. Отличаются типом крепления, наличием гнезда анода, формой ТЭНа и материалом.
Тип крепления — способ монтажа ТЭНа в бойлере.
Существуют ТЭНы на гайке (например Аристон — гайка 1,1/4), ТЭНы на фланце — например, ТЭНы на фланце диаметром 48мм, 63мм, 72мм, 82мм, 92мм (Тип Термекс). Различают литые фланцы тэна или штампованные фланцы тэна в зависимости от производителя водонагревателя.
наличие гнезда анода — наличие на фланце/гайке места для крепления анода и его диаметр. Есть ТЭНы без крепления под анод, а есть с резьбовым креплением под анод размерами резьбы М4, М5, М6, М8 (наиболее распространенные).
по форме ТЭН — зависит от типа бака бойлера, бывают прямые, гнутые в разном виде.
материалу ТЭНа — медные или нержавеющей стали
«Сухие» нагревательные элементы могут быть выполнены как на основе ТЭНов, так и на основе стеатитовых нагревательных элементов. Сухие ТЭНы как правило выполнены в виде стержня и различаются длиной и диаметром. Оболочка у этих ТЭНов как правило из нержавейки.
Стеатитовые нагревательные элементы не универсальны и изготавливаются конкретно под каждую модель водонагревателя.
Выводы
Накопительный водонагреватель — это прибор, работающий довольно в жестких условиях. Он испытывает постоянные измененения температуры (нагрев, остывание), и, как следствие, постоянные деформации внутреннего бака. Кроме того, он работает как большой грязевик отстойник, в который все время выпадает осадок из воды. Состав осадка агрессивен. Он делает воду коррозионно активной. Коррозионно активная вода плюс соли жесткости, скачки напряжения в электросети, электролитическая и гальваническая коррозии неизбежно со временем выводят нагревательный элемент из строя. Важно понимать, что ТЭН водонагревателя — это расходный элемент.
«Мокрые» ТЭНы выходят из строя чаще, но они дешевле. «Сухие ТЭНы» надежнее. Они редко выходят из строя. Исходя из нашего опыта, в водонагревателях с «сухими ТЭНами» чаще всего прогорает колба ТЭНа. Этот элемент — довольно дорогая и редкая запчасть. К счастью, колба прогорает довольно редко.
Наличие «сухих ТЭНов» не избавляет владельца от облуживания водонагревателя и замены магниевого анода, однако бойлер с «сухими ТЭНами» гораздо дольше проработает без обслуживания.
Водонагреватели с «мокрыми ТЭНами» практичнее в обслуживании.
Если покупатель не собирается обслуживать бойлер, то накопительный водонагреватель с «сухими ТЭНами» — это его выбор.
Ключевые слова: тэны для водонагревателей, защита от накипи, водонагреватели, обслуживание водонагревателя
Что такое ТЭН? (Трубчатые Нагревательные Элементы)
Трубчатый нагревательный элемент — это электрический нагреватель сопротивления, состоящий из нагревательного элемента, имеющего на концах контактные стержни, запрессованного вместе с наполнителем в металлическую оболочку в соответствии с чертежом. В зависимости от области применения нагревательные элементы могут иметь различную конфигурацию (форму).
Конструкция трубчатого нагревательного элемента:
Используются для подключения ТЭНа к источнику питания (могут иметь различную конфигурацию).
2 — Контактный стержень
Выполнен из нержавеющей или обыкновенной стали. Стержень, находясь внутри нагревательного элемента, остается не нагретым и определяет холодную (нерабочую) зону нагревательного элемента.
3 — Трубчатая оболочка
Оболочка изготавливается из нержавеющей стали или меди.
4 — Нагревательная спираль
Нагревательная спираль представляет собой одну, две или три проволоки, выполненные из сплава с высоким удельным сопротивлением, например хромоникелевый сплав, феррохромовый сплав или другие сплавы.
5 — Изолирующий наполнитель
Он обеспечивает передачу тепла от спирали к оболочке, изолирует ее от окружающей среды и оболочки.
В качестве изолирующего наполнителя обычно используется порошок оксида магния (периклаз), который имеет хорошую теплопроводность и диэлектрическую прочность в ходе прессования.
Предотвращает попадание влаги внутрь нагревательного элемента.
7 — Изолятор стержня
В качестве изоляционного материала используют керамику или термопласт.
Принцип работы ТЭНа: В оболочку (3) вставлен контактный стержень (2), имеющий токоподводящие клеммы (1). К стержню (2) приварена нагревательная спираль (4) с высоким омическим сопротивлением, которая и определяет рабочую (горячую) зону нагревателя. Чтобы избежать замыкания на корпус, спираль (4) изолирована от него наполнителем (5), который является диэлектриком с хорошей теплопроводностью. С концов стержень также изолирован специальными пробками (7). При нагревании спирали (4) тепло сквозь изоляцию (5) доходит до оболочки (3), которая и нагревает внешнюю среду (газ, жидкость, твердые тела).
Области применения трубчатых нагревательных элементов
ТЭНы используют:
- в быту: в домашних электроприборах (чайники, утюги, электроводонагреватели (ЭВН) и др.), для отопления помещений
- в пищевой промышленности: ТЭНы для варочных котлов, для кондитерского производства, хлебопекарной области, молочного производства и т.д.;
- в химической промышленности: для производства резины, каучука, в целлюлозно-бумажной отрасли, в нефтеперерабатывающей отрасли и т.д.;
- в медицинской промышленности: ТЭНы для стерилизаторов, дистилизаторов и т.д.;
При использовании в электроводонагревателях трубчатый нагревательный элемент монтируется на фланец, имеющий различную форму (литые или штампованные) в зависимости от производителя ЭВНа.
Нагревательные элементы (ТЭНы) могут иметь различную мощность, например 700Вт, 1200Вт, 1300Вт, 1500Вт и более, могут быть 2-х режимными, когда на одном фланце установлено 2 трубчатых нагревательных элемента.
Также ТЭНы могут иметь различную конфигурацию – прямые, изогнутые или витые в зависимости от модели водонагревателя (вертикальная — горизонтальная модель, малоемкостной 5-10л или 200-300л – используется 3 ТЭНа по 2000Вт)
Модели RZB-V, IF-V, ID-V
Нагревательный элемент (ТЭН) 0,7 кВт. M4 под анод штампованный фланец 64 мм
Модели RZL-V, IR-V
Нагревательный элемент (ТЭН) 2,0 кВт.(700+1300) M4 под анод (2 трубки для термостата и термозащиты) штампованный фланец 64 мм.
Нагревательный элемент (ТЭН) RDT TW3 PA C 1,5 кВт. M6 под анод фланец «гайка»- резьба G1¼» (D42мм.)
Нагревательный элемент (ТЭН) RСT TW3 PA 1,5 кВт. M6 под анод фланец «гайка»- резьба G1¼» (D42мм.)
«серия — Р- Италия»
Нагревательный элемент (ТЭН) RCF TW3 PA 1,5 кВт. M6 под анод фланец 48мм. прижимной
| Водонагреватели (стекло) Аристон | |
 |
Нагревательный элемент (ТЭН) RCA PA 1,5 кВт. M6 под анод фланец 48мм. прижимной |
В настоящее время в России существуют три государственных стандарта на трубчатые нагревательные элементы:
- ГОСТ 13268-88 — Электронагреватели трубчатые;
- ГОСТ 19108-81 — Электронагреватели трубчатые (ТЭН) для бытовых нагревательных электроприборов;
- ГОСТ 4.150-85 — Система показателей качества продукции. Электронагреватели трубчатые (ТЭН).