Технология производства ТЭН. Стадии производства трубчатых электронагревателей

Для отопления частных жилых домов используется электрическое оборудование, подключаемое к бытовой или промышленной сети переменного тока. Детальный анализ принципа работы и технических параметров позволяет выяснить, какой котел лучше – ТЭНовый или электродный. От корректности выбора нагревательного прибора зависит надежность работы контура отопления, смонтированного в здании.

ТЭНы для антикоррозионных жидкостей

ТЭНы для антикоррозийных жидкостей — нагревательные приборы востребованы во многих сферах благодаря заложенному функционалу. Нагревают разные среды до заданного температурного предела: химические добавки, смеси кислот, которые потом используют по назначению в приготовлении бетонных смесей, промывке трубопроводных сетей.ТЭНы для антикоррозионных жидкостей — применяются для разогрева хим. добавок в бетон или смеси кислот для промывки трубопроводов.

Виды и применение

ТЭНы для антикоррозийных жидкостей изготавливают преимущественно U-образными двуконцевыми. Нагреватели работают в широком диапазоне рабочих жидкостей. Маркировка в виде буквы Р указывает на то, что нагреватели безопасно работают с кислотами, щелочами, маслами, другими агрессивными материалами.

Нагревательные элементы бытового назначения изготовлены из металлосплавов, устойчивых к коррозии, обладают высоким электрическим сопротивлением. Исполнены герметично, отличаются долговечным рабочим ресурсом.

В промышленности востребованы ТЭНы для антикоррозийных жидкостей, изготовленные из химически инертного стекла.

Основные технические характеристики

Технические параметры нагревательных элементов:

длина до 6 м;
диаметр: 6-18 мм;
рабочая среда: щелочи, кислоты, агрессивные жидкости;
материал изготовления: нержавейка, титан и др.;
мощность: зависит от данных длины, напряжения, диаметра;
напряжение: до 380 В.

При выборе изделий обращайте внимание на тип ТЭНа, маркировку, область применения.

Подведение итогов

Электродные установки обладают повышенной надежностью и безопасностью в случае прекращения подачи жидкости, но оборудование требует подготовки специального раствора. При работе устройства возникают блуждающие токи, которые разрушают металлические детали конструкции.

Производством оборудования занимаются мелкие компании, при этом электродные котлы не обеспечивают экономии электроэнергии. Поэтому рекомендуется использовать в домах стандартные нагревательные устройства с ТЭН, выпущенные крупными компаниями.

Выводы

Принято считать, что отопление дома электричеством удовольствие не из дешёвых. Это, безусловно, так, если иметь в виду только оплату по тарифам. Однако к цене отопления нужно прибавить стоимость оборудования, а также расходы на его обслуживание и ремонт.
Если сопоставить счета за электроэнергию, дрова, уголь, трубы, котлы и прочее оборудование, то можно прийти к выводу, что отопление частного электричеством обходится дешевле твердотельных котлов, печей и прочих альтернативных отоплению газом систем.
Кроме денег есть еще один аргумент в пользу электрообогрева — это экономия времени: включил, ушёл и забыл. Минус только во внезапном отключении электричества.

Ниже смотрите видео о том, как удалось сделать дешевое отопление электричеством большого частного дома.

Принцип работы нагревательных элементов

Работает ТЭН по следующему принципу. При подключении к сети происходит нагрев внутренней спирали и передача энергии термопроводнику и наружной оболочке. В дальнейшем тепло передается окружающей жидкости, воздуху или твердому материалу.

При нагревании ТЭНа, погруженного в масло или воду, вокруг трубки создаются конвекционные потоки, которые перемешивают теплоноситель и способствуют его равномерному нагреву.

Электрические котлы известны своей надежностью и ремонтопригодностью. В них нет множества сложных деталей, поэтому они просты при эксплуатации и обслуживании

В безжидкостных отопительных приборах температура нагрева обычно ограничена, чтобы не повредить окружающие детали и не спровоцировать пожар.

Для ускорения теплообмена в них часто используется вентилятор, который обеспечивает циркуляцию воздуха как внутри прибора, так и в окружающем его помещении.

Радиаторное электрическое отопление дома

Схема установки ТЭНа в радиатор
До того как врезать тэн в систему отопления, нужны параметры радиатора. Главным из них является диаметр соединительного патрубка. В настоящее время производители выпускают изделия с двумя типоразмерами – 1/2 и 3/4 дюйма. Затем проводится сравнительный анализ параметров отопления до и после установки нагревательного элемента.

Подключение ТЭНа к действующему отоплению

Если он будет использоваться как дополнительный способ нагрева воды – нужно учесть изменение гидравлического напора при прохождении через радиатор. Так как проходной диаметр в этом месяце системы будет меньше – рекомендуется установить насос большей мощности.

Нередко делают монтаж в старые чугунные батареи. Перед выполнением работ нужно сначала проверить направление резьбы патрубка (правое или левое) а также измерить его диаметр. Затем следует придерживаться такой схемы:

Слив теплоносителя. Выполнять монтаж тэна в радиатор отопления при наличии в нем воды запрещено;
Проверка уровня батареи. Даже при незначительном угле наклона значительно повышается вероятность образования воздушных пробок;
Установка нагревательного элемента в патрубок. Для герметизации отверстий необходимо использовать прилагающиеся к ТЭНу прокладки либо изготовить их самостоятельно;
Монтаж блока с терморегулятором, если таковой есть в комплекте.

Пример установки ТЭНа в чугунный радиатор

После этого, необходимо заполнить систему водой. С помощью установленного крана Маевского удаляются возможные воздушные пробки. Перед включением для обеспечения безопасности с помощью тестера проверяется возможно возникшая цепь нагревательная спираль-батарея. Если она есть – нужно демонтировать тэн и установить его снова, улучшив герметизацию.

Радиаторный электрический обогрев

При организации отопления на тэнах, сделанного своими руками, монтаж трубопровода не обязателен. На каждый радиатор следует выполнить установку нагревательного элемента. При этом возможно монтировать различные по мощности модели в зависимости от теплового режима в конкретной комнате дома. Преимущества подобной системы заключаются в следующем:

Экономия на закупке материалов и уменьшение трудоемкости монтажных работ;
Если используется тэн с терморегулятором для отопления и подключенный к нему датчик температуры – регулировка степени нагрева комнаты будет выполняться автоматически;
Минимальная инерция нагрева системы.

Но все эти положительные качества может перекрыть общая стоимость обслуживания. Поэтому прежде чем делать отопление с помощью электрических тенов, нужно подсчитать не только стоимость закупки материалов и комплектующих, но и последующие затраты на электричество. Только после этого внедрять систему отопления такого типа.

Складское хранение нагревателей

Склад, в котором содержатся трубчатые электронагреватели, должен удовлетворять требованиям ГОСТ 15159-69 для легких (Л) условий хранения:

отапливаемое хранилище должно обеспечивать защиту продукции от атмосферных осадков;
температура хранения от +5 до +40°С;
относительная влажность не выше 80% при температуре 25°С.

Антикоррозийная защита обеспечивается завертыванием изделий в парафинированную бумагу и помещением в чехлы из полиэтиленовой пленки. Хранение может осуществляться в транспортной таре или без упаковки. Для этого предусмотрен вариант внутренней упаковки (ВУ-0) по ГОСТ9.014.

Пооперационный производственный контроль

Для повышения качества изготавливаемых изделий при производстве ТЭНов выполняется обязательный промежуточный контроль и испытания:

измерение сопротивления спирали – после выполнения п.6;
испытание повышенным напряжением изоляции нагревателей с помощью пробойной установки –п.п.10, 12, 16;
контроль качества резьбы – п.14;
измерение величины сопротивления изоляции – п.18;
контроль размеров нагревателей – п.п.11, 16, 21;
контроль сопротивления ТЭНа – п.21.

Способ 7 — инфракрасные обогреватели (самые экономные)

Инфракрасные обогреватели считают самыми экономичными из всех видов электрообогревателей. Им не нужны нагревательные тэны и трубы с водой. Инфракрасные обогреватели нагревают предметы, а не помещение. Затем от нагретых предметов нагревается и воздух. Если электрокотел можно сравнить с чайником, то инфракрасный — с микроволновкой.

Особо популярны инфракрасные панели. Их устанавливают на потолке или на стенах жилых и производственных помещениях. Поскольку площадь обогрева увеличена, в комнате становится тепло быстрее обычного. Использовать такую панель можно как самостоятельный источник обогрева или как дополнение к существующей системе. Хорошо сочетается инфракрасный обогреватель с электродными котлами. Например, инфракрасный обогреватель можно включать только весной и осенью, когда включать основное отопление ещё рано, или когда за окном внезапно похолодало.

На фото инфракрасная панель GROHE, Германия

P.S. или ответ тем, кто любит считать NPV

Есть специалисты (как правило, с экономическим образованием) которые могли бы сказать: “Все это ерунда! Автор приводит цифры, которые далеки от реальной экономики – он приводит голые цифры, а в реальности надо считать как минимум еще NPV (чистую приведенную стоимость), и тогда вся картина может оказаться совсем не такой радужной!”

Такие аргументы выглядят железными. Но только до того момента, пока мы не возьмем и не посчитаем этот страшный NPV. Говоря по-простому, можно посчитать, сколько бы мы заработали, если бы у нас была сумма 145 000 руб. и мы могли бы купить индукционный электрокотел, но решили сэкономить и купили теновый за 40 000. А сэкономленные деньги (105 000 руб.) положили бы в банк под процент, да еще и заработали бы на этом. Каждый год мы бы «наваривали» около 10% (на самом деле, скорее всего даже еще меньше). К исходу 5-го года мы могли бы снять из банка 169 100 руб. Т.е. получили бы дополнительно больше 60 тыс. прибыли. Радости бы не было предела, пока мы не вернулись бы к расчетам по нашим нагревателям. За это же время мы потеряли 321 940 руб. – более чем в 5 раз больше, чем заработали. Как говорится, скупой платит дважды. А потом еще и приплачивает.

Технология и последовательность изготовления

Процесс производства электрических ТЭНов разбивается на отдельные операции. Со стадиями в хронологическом порядке вы можете ознакомиться ниже:

Резка трубы на заготовки по длине ТЭНов;

Как правило, осуществляется с помощью труборезного станка и дискового ножа. После разрезания трубы на заготовки, заготовки упаковываются в пачки.

Очистка заготовок от масла с помощью отжига трубчатых оболочек электронагревателей;

Отжиг оболочек производится в муфельной печи при температуре от 400 градусов. Для отжига используется камерная электропечь.

Зенковка и рихтовка, с обезжириванием трубок ацетоном;

На этом этапе используется станок зенковки либо зенкер. Чистка трубки ацетоном происходит с помощью металлического шомпола.

Рубка в размер проволоки для стержневых контактов;

Осуществляется с помощью автомата СРС-2 либо рубочного ножа и вращающегося стола.

Накатка резьбы на стержни;

С помощью калибровочного кольца, резьбонакатной плашки и станка стержни обзаводятся резьбой.

Навивка спиралей;

Специальный станок для навивки спиралей позволяет соблюсти максимальную точность и поддерживать высокую скорость производства.

Промывка спиралей и контактов в обезжиривателе и сушка;

Металлическая ванна наполняется обезжиривателем, который не нужно полностью заменять: работники цеха доливают его по мере выпаривания.

Приварка спиралей к стержням;

Спираль приваривается к контактным стержням с помощью точечной сварки. За работу точечной сварки отвечает контактная электросварочная машина.

Сушка, просеивание и магнитная сепарация наполнителя;

Наполнитель высушивается в муфельной печи при 600 градусах и просеивается через специальное сито.

Сборка ТЭНов, набивка наполнителем под давлением для придания ему монолитной структуры;

ТЭНы собирают на специальном набивочном стенде, со строгим соблюдением временных норм. Они наполняются смесью периклаза и кварцевого песка. Это один из самых длительных этапов создания электронагревателя.

Прокатка и обжим собранной трубки, подрезка торцов в заданный размер;

Подрезка торцов ТЭНа должна проводиться с высокой точностью и еще более высокой скоростью. К этой работе допускаются только опытные работники цеха.

Дополнительный обжиг для повышения гибкости;

Производится в условиях более низкой температуры, что позволяет минимизировать выбросы в окружающую среду.

Нанесение маркировки на поверхность оболочки;

Условные обозначения с основной информацией о ТЭНе, соответствующие ГОСТу, должны наноситься ударным, лазерным или электрохимическим способом.

Обкатка резьбы и зачистка стержней:

Эти этапы также осуществляются с помощью пресса и станка. Стержни зачищаются специальными ножами.

Удаление излишков наполнителя по торцам ТЭН на длину изоляторов;

Этот этап осуществляется с помощью специального инструмента — шарошки. Точность работ определяется с использованием штангенциркуля.

Гибка ТЭНов в соответствии с чертежом;

Электронагреватели гнут либо с помощью станка, либо с помощью верстака и приспособления для ручной гибки.

Обкатка и зачистка торцов;

Торцы ТЭНа зачищаются с помощью специального ножа.

Вставка изоляторов и герметизация;

Еще один момент, требующий предельной внимательности от работников цеха. Сразу после этого этапа проводится измерение величины сопротивления изоляции

Калибровка контактных стержней;

Этот этап осуществляется с помощью калибровочного кольца. Процесс протекает в специальной ванночке с маслом.

Навинчивание на контакты шайб, гаек;

Гайки навинчиваются на контакты при помощи гаечной головки.

Проведение приемо-сдаточных испытаний, упаковка и передача изделий на склад.

Каждое изделие упаковывается со всей возможной тщательностью, чтобы минимизировать риск повреждений при транспортировке.

Дополнительные функции электронагревателей

Выше были рассмотрены простейшие конструкции приборов, которые не имеют каких-либо встроенных регулировочных механизмов.

Блок терморегуляции может иметь механическую или электронную автоматику. Последняя более точна, но требовательна к параметрам домашней электросети

Но электрические водонагреватели могут оборудоваться простейшей автоматикой, обеспечивающей устройству дополнительные функции.

К таковым относятся:

Терморегуляция. ТЭНы со встроенным терморегулятором для отопления имеют датчик температуры, который срабатывает при нагреве рабочей среды до определенного уровня. Регулировка электронагревателя происходит с наружной стороны фланца.
Антизамерзание. Эта функция обеспечивается упрощенным терморегулятором, который срабатывает только при понижении температуры до 0-2°C. Она препятствует замерзанию воды в трубах отопления, потребляя минимум электроэнергии.
Турбонагрев, который обеспечивает форсированный нагрев рабочей среды при первоначальном пуске оборудования. Необходимо помнить, что электропроводка помещения должна выдержать кратковременное повышение мощности.

Приборов, поддерживающих дополнительные функции, не так много, потому что зачастую регулирование работы отопительных приборов в целом производится с помощью отдельного блока автоматики.

Внутреннее устройство электронагревателей

Устройство удобно рассматривать на примере трубчатой модели. Электронагреватель представляет собой заполненную термопроводником керамическую или металлическую трубку с расположенной внутри спиралью. В месте фиксации трубки к фланцу находятся изолирующие втулки, которые делают невозможным контакт токопроводящей спирали с корпусом ТЭНа.

В большинстве моделей ТЭНов используются аналогичные комплектующие, однако их долговечность может отличаться в зависимости от качества сборки

Крепится электронагреватель преимущественно фланцевым соединением, которое позволяет герметизировать внутреннюю среду отопительного прибора от внешнего пространства. Недостатком такой конструкции является невозможность замены спирали при её внутреннем перегорании.

Преимущества

Инфракрасный теплый пол преимущества и недостатки, основные характеристики и принцип установки

По сравнению с открытыми «кипятильниками» сухие конструкции имеют множество преимуществ. Для примера рассмотрим лишь некоторые из них:

Отсутствие накипи на ТЭН

На скорость формирования этой неприятной прослойки влияют качество воды и площадь поверхности соприкосновения нагревателя с жидкостью. Чем более жёсткая вода подаётся в вашем регионе, тем быстрее будет образовываться накипь. Толстая известковая прослойка снижает качественный нагрев воды, и срок работы ТЭН уменьшается.

Сухой нагревательный элемент защищён от подобной неприятности. В этом случае прямой контакт с водой не происходит. Значит, и накипи на нагревателе тоже нет.

Компактные размеры

Сухой ТЭН имеет относительно небольшие размеры и занимает места намного меньше, нежели его «мокрый» собрат. Таким образом, уменьшаются размеры и самого накопительного бака. Чаще всего производители устанавливают по два или даже по три нагревателя в один прибор. Это позволяет потребителю самостоятельно регулировать нагрузку. Если вам необходимо быстро подогреть большой объем воды, включите сразу все ТЭН и вы получите горячую воду буквально за несколько минут.

Даже если один из нагревателей перегорит, ничего страшного не произойдёт. На период ремонта вы просто станете пользоваться одним из оставшихся и все равно останетесь с горячей водой.

Отличная производительность

Это ещё одно преимущество сухих ТЭН. Поскольку на таком нагревателе практически не образуется накипи, то скорость получения горячей воды значительно увеличивается. При этом затрачивается намного меньше электроэнергии, чем при подогреве воды «мокрым» ТЭН.

Сам по себе каждый сухой ТЭН, установленный в бойлере чаще всего имеет мощность меньшую, нежели у аналогичного варианта с «мокрым» элементом. Но поскольку в водонагревателях такого типа обычно используется несколько ТЭН, то суммарная мощность будет существенно ниже, чем у «мокрого» трубчатого нагревателя. А уж использовать ли её в полном объёме или частично потребитель может решать самостоятельно.

ТОП-3 лучших водонагревателя с сухим ТЭН Timberk

Timberk SWH FED1 80 V
Timberk SWH RE15 50 V
Timberk SWH RED1 100 V

Простота обслуживания

Водонагреватели с сухим трубчатым элементом имеют одну немаловажную особенность. Они устроены таким образом, что если ТЭН вдруг выйдет из строя, для его замены вам даже не придётся сливать воду из бака. Достаточно свинтить защитный фланец, вынуть элемент, произвести его осмотр или ремонт и вставить обратно.

Долгий срок эксплуатации

Из-за отсутствия контакта с накипью сухие ТЭН имеют долгий срок службы. Одного такого элемента достаточно в среднем для 5 лет бесперебойной работы. В то время, как бойлеры с обычным ТЭН выходят из строя раз в 2–3 года. При нынешних ценах на комплектующие это позволяет хорошо сэкономить.

Наличие защиты от сухого старта

Абсолютно все модели с сухим нагревателем оснащены системой защиты от включения без воды. Если в баке нагревателя нет воды, система просто не позволит агрегату включиться. Защита от «сухого старта» не позволит трубчатому нагревателю сгореть. Даже если по какой-то причине она не сработает, то поломка коснётся исключительно нагревательного элемента. Другие системы бойлера не пострадают.

Вариативность

Многие сухие ТЭН имеют полностью идентичную конструкцию. Это позволяет использовать один и тот же элемент для различных моделей баков. Так что в случае ремонта проблем с комплектующими у вас не будет.

Отсутствие проблем с воздушными пробками

Водонагревателям оснащённым сухими ТЭН не грозит образование внутренних воздушных пробок. Для моделей с «мокрыми» нагревателями это может закончиться дорогостоящим ремонтом.

Смотрите также –

Особенности

Электрические водонагреватели пользуются большим спросом, за счет чего на рынке такая продукция представлена в большом многообразии. Обусловлен спрос на такие устройства высокой стоимостью горячего водоснабжения, а также периодическим отключением горячей воды в некоторых районах.
Последние модели бойлеров имеют специальный элемент, за счет которого происходит нагрев воды в закрытой емкости. Он представляет собой внутренний аккумулятор. Такое приспособление принято называть ТЭН. Исходя из принятой аббревиатуры, ТЭН расшифровывается как «трубчатый электронагреватель».

Собирается устройство из проволочной спирали, которая помещается в металлическую оболочку, за счет которой провода не соприкасаются с водой, но нагревают трубку. В нагревателе такая деталь находится внутри, контактируя в процессе работы с водой. В результате прохождения тока через ТЭН происходит нагрев имеющейся в бойлере жидкости. Металлическая трубка, как правило, изготавливается из «нержавейки» или медного сплава. Электротэны являются основными элементами водонагревательных баков любого типа. В качестве источника питания прибора выступает электрическая сеть.

Всем известно, что вода и электричество вместе представляют опасность для человека, именно поэтому производители стараются выпускать приборы, обладающие высоким уровнем безопасности.

ТЭНы, устанавливаемые в водонагревателях, могут быть двух типов. Каждому типу элемента присущи специфические особенности.

Возможные неисправности

Как считают эксперты, период эксплуатации нагревающих элементов в бойлерах составляет примерно 5 лет. Чаще всего самая распространенная причина выхода из строя оборудования — жесткая вода. Чтобы удлинить срок службы прибора, нужна регулярная профилактика, которая состоит в очистке анода и непосредственно ТЭНа от появившейся накипи.

Основной признак, что ТЭН сломан — отсутствие нагрева и срабатывание автоматической защиты. Есть несколько вариантов проверки элемента на его работоспособность:

С помощью простой лампочки. Для этого надо собрать последовательную сеть, которая состоит из лампочки и ТЭНа, подключенных к электричеству. Если лампочка горит, то с обогревающим элементом все в порядке и заменять его не надо.
С помощью тестера нужно определить сопротивление нагревающего элемента. Если сопротивление нулевое, то ТЭН необходимо менять.

Замену элементов надо производить приборами, полностью соответствующими емкости бойлера. Этапы действий в этом случае такие:

Вначале нужно отключить электропитание и снабжение водой. После из накопительной емкости сливается жидкость и снимается верхняя крышка устройства.
После нужно проверить входные клеммы при помощи фазометра на отсутствие тока.
Выкручиваются болты, которыми зафиксирован непосредственно нагревающий элемент, затем снимается кабель проводки.
Непременно нужно определить, в каком состоянии контакты нового нагревающего элемента. Они должны быть сухими.
Затем одновременно с ТЭНом заменяется и анод, который предназначен для защиты.
Во время установки нового элемента применяются только уплотнители высокого качества без каких-либо дефектов.
Монтаж выполняется аналогично, но в обратном порядке.
В конце накопительный бак нужно заполнить водой, а из крана, который предназначен для подачи горячей воды, спустить остатки воздуха. После остается только подсоединить водонагреватель к электросети и проверить его на работоспособность.

Заполнение радиатора водой

Сколько же жидкости нужно для такого обогревателя?

Ошибка №10

При заполнении радиатора нельзя, чтобы он в конечном итоге оказался залит водой на 100%.

Наполнение происходит через отверстие уже установленной проходной заглушки. Сначала заливаете радиатор по горлышко.

Затем выставляете его идеально ровно и откручиваете пробку или кран маевского (не саму футорку), сливая лишний объем.

Если батарея уже висит на стене, можете воспользоваться небольшой лейкой с натянутой на носик трубкой или шлангом.

Ошибка №11

Старайтесь не заливать обычную воду из-под крана.

Вода должна быть мягкая. Жесткая очень быстро убьет ваш обогреватель.

Лучше всего дистиллированная или дождевая (она бесплатная). В крайнем случае, вода из фильтра-осмоса.

Воды нужно ровно столько, чтобы она перестала вытекать через отверстие под кран маевского. То есть, уровень жидкости должен заканчиваться как раз на уровне маленького отверстия проходной футорки.

При заливке воды по краешек отверстия, вы автоматически получите нужный уровень столба жидкости, который и обеспечит равномерную, правильную циркуляцию.

В одну секцию чугунной батареи (МС 140-500) помещается около 1,5л воды. В алюминиевую (высота 500мм) – не более 0,35-0,45л. Требуемый объем, считайте по количеству ребер.