Разновидности и принципы работы ТЭНов

Электрические тепловые нагреватели повсеместно применяются в отопительных приборов. Они меняют форму, размеры, но принцип действия, эффективность остаются стабильными. Подробнее об эксплуатации, характеристиках, видах нагревательных ТЭНов читайте далее.

Применение

Электрические ТЭНы имеют универсальную сферу применения и высокий показатель КПД. Вся энергия, потребляемая ими, расходуется по прямому назначению – в целях передачи тепловой энергии.

Устройства отопления, где задействуются элементы:

• масляные нагреватели разных типов;
• радиаторы (вода);
• змеевики в ванную комнату;
• конвекторы;
• электрокамины;
• электрокотлы.

Оборудование подходит в качестве резервного либо основного источника нагрева. Оно просто и быстро устанавливается, недорого стоит, сложностей в эксплуатации не представляет. Для присоединения нагревательного элемента к радиатору из чугуна нужно для начала отсоединить общий стояк.

Принципы работы

Рассмотрим особенности конструкции оборудования на примере трубчатых модификаций. Такой нагреватель делается как труба из металла либо керамики, заполненная термопроводником. Внутри трубки находится спираль, в месте крепления трубки на фланец предусмотрены втулки-изоляторы (предотвращают контакт корпуса и спирали). Комплектующие аналогичны для всех видов ТЭНов, но детали могут иметь разное качество – а от него зависит срок службы.

Для крепления нагревателя применяется фланцевое соединение. Оно позволяет качественно изолировать и герметизировать внутреннее пространство установки, предотвращать его контакт с внешней средой. Минус – невозможность заменить спираль в случае ее перегорания.

Порядок работы узла выглядит следующим образом. Устройство подключается к сети, в результате чего начинает прогреваться внутренняя спиральная часть, энергетические потоки поступают на термопроводник и наружную оболочку. Тепло начинает передаваться к воздушным массам, жидкости либо твердому материалу. По мере нагрева погруженного в водную, масляную жидкость вокруг трубки образуются конвекционные воздушные потоки. Они тщательно смешиваю теплоноситель, обеспечивая его равномерный прогрев.

В модификациях безжидкостного типа температуры нагрева ограниченные. Это предотвращает возгорания, повреждение рабочих деталей. Ускорить теплообмен можно за счет вентилятора – он ускорит циркуляцию воздушных масс внутри прибора, в помещении, где он установлен.

Типы ТЭНов и их особенности

Простая конструкция – не всегда плюс для конечного потребителя. Если выбрать модели с особым типом крепления, оригинальной формы, найти им в будущем замену будет непросто. Каждый тип отличают определенные особенности, принципы работы, будет оптимальным для решения определенного перечня задач. Поэтому нужно знать о разных видах ТЭНов для электронагревателей, их особенностях.

Трубчатые

Нагреватели с такой конструкцией применяются чаще всего. Их задействуют в масляных мобильных нагревателях, электрорадиаторах (переносные, монтируемые на стену).

Принципы передачи тепла:

• теплопроводность;
• конвекционные потоки;
• ИК.

Параметры трубок делают любыми, определяются с учетом параметров системы. Пример ИК для микатремики – установленный за пластинкой из минеральных материалов змеевик, пластинка прогревается и излучает тепло.

Узлы мощностью от 2 кВт в простых приборах не устанавливаются, поскольку стандартная проводка в квартире на подобные нагрузки не рассчитана.

Оребренные

Оребренные – модификация трубчатых. Они оснащаются набором тонких пластин из стали, располагающихся в продольном направлении. Конструктивное исполнение в разы повышает площадь контакта, гарантирует ускоренный нагрев. Оребренные разновидности дороже трубчатых, требовательны к количеству свободного рабочего пространства, зато гарантируют отличные потребительские качества отопительных установок. Устанавливаются они в воздушных системах обогрева, быстро прогревают воздушные массы (особенно при условии наличия вентилятора встроенного типа).

Блочные

Блоки совмещают набор трубчатых элементов, крепление применяется единое. При выборе смотрите на показатели производительности и способность котла, оснащенного насосным элементом, обеспечивать достаточный тепловой отвод. Конструкция применяется для:

• повышения производительности прибора, увеличения скорости обогрева рабочих веществ;
• умеренной передачи от спирали к воздуху (быстрая невозможна из-за небольшой площади внешней оболочки).

В блоках нагрузка на каждую трубку падает, поэтому общая скорость передачи возрастает. Такие элементы применяют в бытовых моделях, нагревательных промышленных устройствах. Блочные элементы рассчитаны на 5-10 кВт, поэтому их установка в квартирах потребует протяжки дополнительного кабеля.

Патронные

Патроны выполняются как трубочные части, один конец которых оставляется свободным. Наружную оболочку выполняют с применением полированной стали – это увеличивает контакт с материалом. Трубчатые части максимально плотно вкручиваются в отверстия приборов отопления.

Патронные имеют незначительную площадь поверхности, отдающей тепло. Из-за этого нужно применять специфические методы отвода энергии тепла. Для фиксации применяются в основном фланцевые соединения. Незаменимы в промышленности для прогрева экструдеров.

Дополнительные возможности

Мы рассмотрели виды сухих ТЭНов, идущие в базовой комплектации идут без дополнительных механизмов регулировки. При желании электромодели можно оборудовать автоматикой – она простая, недорогая, но эффективно обеспечивает дополнительны функции.

Основные возможности:

1. Регуляция температур – для этих целей предусмотрен специальный датчик. Его срабатывание происходит в результате перегрева рабочих сред выше допустимого уровня. Регулируется электронагреватель снаружи фланца.
2. Антизамерзание – за опцию отвечает простой терморегулятор, срабатывание происходит при снижении температуры до 0 градусов. Вода внутри труб отопления не замерзнет, уровень потребления энергии снизится.
3. Турбонагрев – ускоренный прогрев рабочих сред при первичном пуске. При расчетах помните, что текущие параметры должна выдерживать проводка конкретного помещения.

Изделия, поддерживающие дополнительные функции, удобно использовать не всегда. Установка дополнительного блока автоматики – более действенный и экономичный способ.

Правила выбора

Зная виды электрических ТЭНов и особенности каждого из них, вы выберете для себя вариант. Также учитывайте следующие параметры.

Правильно рассчитывайте мощность – высокая производительность не всегда плюс. Нужно учитывать объемы помещения, возможности проводки, предельно допустимую тепловую отдачу отопительной станции. Если мощность прибора на ¾ больше уровня отдачи тепла от отопительной установки, брать его нельзя. Неправильно выполните расчеты – нагревательный тепловой узел будет работать на пределе, спираль перегорит, и устройство выйдет из строя раньше времени.

Если система проводки в квартире сильно износилась, постоянная нагрузка на одну розетку быть больше 2 кВт не должна во избежание возгорания. Поэтому проверьте проводку, если возможно и нужно, демонтируйте старую сеть.

Оболочки обычно делают из легированных стальных сплавов – прочных, не склонных к образованию ржавчины. Медные устройства применяют в водонагревателях. Нежелательно применять изделия из цветных металлических сплавов в стальных батареях, чугунных радиаторах во избежание ускоренного износа соединений, материалов.

Эффективность функционирования устройства во многом зависит от длины трубчатых частей. Значительная протяженность при аналогичной производительности вызывает увеличение номинальной площади рабочих поверхностей, активизации теплового обмена с рабочими воздушными, жидкостными средами. Это хорошо сказывается на долговечности, скорости перемещения носителя тепла внутри системы. Хорошо, если трубка идет по всей длине приборной рабочей части, но до второй стены не доходит на 10 см.