Как подключить терморегулятор (термостат) водонагревателя к ТЭНу

Для контроля нагрева воды с помощью ТЭНа применяется специальное небольшое устройство — терморегулятор. Он может иметь различную конструкцию, однако принцип работы будет очень похожим для всех вариантов сборки. В статье узнаем, как подключить терморегулятор к ТЭНу водонагревателя и о каких тонкостях следует помнить при установке.

Как подключить терморегулятор

Устройство ТЭН

Трубчатый электронагреватель (ТЭН) — это электрический прибор в виде многослойной металлической трубки, позволяющий преобразовать электрическую энергию в тепловую. Обычно устройства-ТЭНы устанавливаются в системах нагрева воды (например, в бойлерах или котлах), что позволяет получить горячую воду для бытовых нужд или отопления помещения. В зависимости от конструкции различают несколько разновидностей ТЭНов, но большинство устройств имеют трехслойную трубчатую конструкцию:

В качестве внешней оболочки ТЭНа выступает тонкостенная металлическая трубка, которая обычно выполняется из меди, латуни или углеродистой стали. Металлическая трубка получает тепло от нагревательного стержня через слой изолятора (они располагаются внутри трубки). Снаружи металл контактирует с воздухом или водой, что приводит к ее нагреву.
Внутри тонкостенной металлической трубки располагаются сухой наполнитель, в качестве которого выступает кварцевый песок, корунд или оксид магния. Наполнитель обладает электроизолирующими свойствами, поэтому он не пропускает электрический ток, генерируемый внутренним стержнем. Также наполнитель хорошо пропускает тепло, благодаря чему осуществляется нагрев внешней трубки ТЭНа.
Внутри наполнителя располагается тонкая металлическая спираль, которая обычно выполняется на основе нихрома. Спираль обладает высоким электрическим сопротивлением, поэтому при прохождении электрического тока она сильно нагревается. Снаружи спираль через провода подключается к источнику электрического тока, а на концах спирали имеются кремниевые заслонки-изоляторы.

Принцип работы трубчатого электронагревателя прост. При подключении к источнику тока электричество проходит через спираль, что приводит к ее нагреву. Тепло передается сухому наполнителю, который благодаря изолирующим свойствам не пропускает электрический ток в окружающее пространство. Тепло нагревает внешнюю металлическую трубку, что приводит к нагреву внешней среды (воды или воздуха).

Обратите внимание! Для нагрева воздуха часто используются ТЭНы с ребристой гофрированной трубкой, что позволяет увеличить теплоотдачу и КПД устройства.

Правила эксплуатации и обслуживания

Чтобы ТЭН, установленный в батарее отопления, служил как можно дольше, соблюдаются следующие правила:

Включение нагревателя происходит только при наличии воды в батарее. Если жидкость попадает на уже нагретую трубку прибора, может случиться небольшой тепловой взрыв. В результате из строя выйдет не только ТЭН: может произойти повреждение батареи отопления.
Во время работы устройства на его поверхности будет образовываться накипь, которую необходимо периодически счищать. Рекомендуемый график обслуживания – один раз в три месяца. Если толщина накипи на нагревательной трубке превысит 2 миллиметра, снизится теплоотдача и прибор может выйти из строя.
Чтобы исключить возможные скачки напряжения, рекомендуется подсоединить ТЭН через источник бесперебойного питания или стабилизатор. При установке нагреватель заземляется.
Производители рекомендуют использовать в роли теплоносителя только дистиллированную воду. В многоквартирных домах с общим стояком соблюсти это требование нереально, поэтому нужно чаще чистить ТЭНы от накипи.

Схемы включения ТЭН в однофазную сеть

В многих домах используется однофазная электрическая сеть. ТЭНы могут иметь различный уровень рабочего напряжения, однако для дома рекомендуется покупать устройства с напряжением 220 вольт. Различают следующие варианты подключения ТЭНа в однофазную сеть:

Прямое подключение в розетку. Если Вы купили маломощный ТЭН с уровнем мощности до 1 киловатт, то можете смело подключать его в рабочую розетку напрямую. Также можно подключить несколько нагревателей (последовательно или параллельно), однако их общая мощность не должна превышать 1 киловатт, а для подключения рекомендуется использовать более надежную вилку. Такие ТЭНы плохо подходят для отопительных систем, поскольку они генерируют мало тепла, но на их основе часто делают кипятильники и электрические чайники.
Подключение через автовыключатель. Если хотите поставить дома более мощный ТЭН, рекомендуется подключать его напрямую к электрическому щитку с помощью переключателя. Самым простым вариантом будет использование однополосного переключателя, который подключается к фазе. Чтобы улучшить работу нагревателя, можно использовать двухполосное устройство, которое на щитке подключается к фазе и нолю. Также существуют трехконтурные системы с заземлением, которые автоматически отводят ток и обесточивают автомат при коротком замыкании или при перегрузке. Это позволяет избежать поражения током, а также защищает технику во время нештатной ситуации.
Подключение через схему с регулировкой температуры. В данном случае установка ТЭНа осуществляется через различные терморегулирующие устройства, которые позволяют держать температуру нагрева в определенных пределах. Основные устройства этой категории — реле, пускатели, контакторы и другие. Большинство этих устройств работают по схожему принципу — они встраиваются в цепь и отслеживают уровень температуры, а в случае избыточного нагрева они размыкают цепь. Также они могут выполнять вспомогательные функции — размножают контакты, перераспределяют уровень нагрузки, выступают в роли предохранителя при замыкании и так далее.

Устройство и схемы подключения ТЭН видео

ТЭН в батарею отопления: как выбрать

При выборе ТЭНа для радиатора учитывают несколько характеристик:

мощность;
совместимость с типом батареи;
длину элемента;
тип автоматики (внутренняя или наружная).

Цена ТЭНа колеблется в диапазоне от 750 до 1500 руб. и зависит от мощности, производителя и других параметров.

Мощность

Мощность ТЭНа варьируется от 800 до 2 000 ватт. При выборе можно руководствоваться следующей схемой:

20 Вт/м3. Такая мощность подойдет для новостроек, которые обладают отличной теплоизоляцией.
30 Вт/м3. Рекомендована для квартир, в которых установлены пластиковые окна, стены и пол оснащены надежной теплоизоляцией.
40–50 Вт/м3. Нагреватели с такой мощностью рекомендуется использовать в старых домах.

Тип батареи

Электронагреватели для разных радиаторов различаются формой внешней части корпуса, материалом, толщиной и диаметром заглушки. В паспорте изделия написано, для каких батарей предназначается ТЭН.

На заметку. Заглушки чугунных радиаторов обычно имеют 32-миллиметровую резьбу, алюминиевые – 25-миллиметровую.

Длина нагревательной трубки

Длина греющего элемента должна быть достаточной, чтобы обеспечить циркуляцию теплоносителя во всех секциях батареи и равномерность обогрева. Оптимальный размер соответствует длине радиатора минус 10 см.

Производители

Хорошие отзывы имеют итальянские ТЭНы Thermowatt, украинские Electron-T, польские и российские модели. Изделия из Китая не всегда отличаются высоким качеством.

Что собой представляет терморегулятор

Терморегулятор (термостат) — это механическое или электронное устройство, которое встраивается в цепь электронного контура, обслуживающее нагревательный прибор. Терморегулятор имеет компактные размеры, а его главной функцией является регулировка уровня нагрева. В основе термостата лежит чувствительный элемент, который под действием температуры окружающей среды меняет свои свойства.

Эти свойства могут иметь различную природу:

Геометрическая форма (металлические регуляторы).
Уровень жидкости (капиллярные устройства).
Фоточувствительность (инфракрасные датчики).
Уровень напряжения (электрические термостаты).

Назначение

Назначением терморегулятора является поддержание уровня тепла в нагревательном контуре в определенных пределах. Регулятор может работать с водой, атмосферным воздухом, а также с твердыми телами. Обычно регуляторы подключаются к системе нагрева воды в отопительных системах. Также их подключают к домашним бойлерам для получения горячей воды и и в системах категории «Теплый пол».

Термостаты могут работать с различными контурами — от отдельных приборов до крупных многоэтажных домов. При выборе устройства следует учитывать не только его режим работы, но и температурную чувствительность, а особенно критичен этот вопрос в случае отапливания больших контуров. Основные категории устройств по уровню температурной чувствительности:

С низкой чувствительностью. В таком случае погрешность работы устройства составляет 2-5 градусов, а использовать такие устройства рекомендуется в небольших отопительных контурах, для которых точность не имеет большого значения. Например, это могут быть магазины, постройки технического назначения, небольшие офисы и так далее.
Со средней чувствительностью. В данном случае точность устройства находится в пределах 0,5-2 градусов, а подходят такие установки для жилых домов, отдельных нагревательных контуров в частных квартирах, а также для построек технического назначения.
С высокой чувствительностью. При таком варианте чувствительность составляет 0,01-0,5 градусов. Такие приборы обычно применяются для отопления специальных складов, где содержатся объекты, чувствительные к температурным перепадам, а также в стиральных машинах, электрических печах, автомобилях.

Внимание! Приборы с высокой чувствительностью могут ставиться и в обычных домах или квартирах, однако в такой точности мало практической пользы. Поэтому чаще всего в жилых объектах ставятся устройства со средней чувствительностью.

Принцип действия

Принцип действия термостата базируется на различных физических принципах в зависимости от категории устройства. Термостат отслеживает уровень нагрева теплового контура, а устанавливается он в разрыв электрической цепи фазового кабеля. Устройство может иметь фиксированную температуру работы (большинство механических установок) или плавающую (электронные устройства). Однако работают они по идентичному сценарию:

ТЭН нагревает отопительный контур, а терморегулятор отслеживает уровень нагрева с определенной чувствительностью.
В случае избыточного нагрева термостат размыкает электрическую цепь, что приводит к остановке работы нагревательного элемента.
При снижении температуры ниже минимальной отметки термостат вновь замыкает цепь, что запускает работу нагревателя.
Цикл «нагрев-охлаждение» длится до тех пор, пока ТЭН с термостатом подключен к электрической сети, а пользователь зачастую может установить пороговые значения по температуре.

Термостат и водонагреватели видео

ТЭНы для котлов отопления

Производители предлагают нагреватели для бытового применения и мощное оборудование для использования в промышленных системах отопления. Бытовые агрегаты удобны для встраивания в котлы для автономных систем, промышленные схемы оборудуются приборами с высокой мощностью и специфическими требованиями.

Виды приборов их достоинства и недостатки

Для отопительных котлов применяются патронные и блочные элементы. Блочные нагреватели представляют собой пучок трубок, размещенных на одной платформе. Применяются изделия для повышения мощности нагревательного котла. Блочный ТЭН ускоряет передачу тепла, при этом нагрузка на каждый отдельный элемент снижена. Устанавливать блочные устройства можно в котлы бытового применения или устройства дополнительного нагрева. Мощность электротэнов для водяного отопления 5-15 кВт, подключение к отдельному кабелю, стандартная проводка может не выдержать нагрузки.

Различают приборы по типу присоединения и структуре:

Типы радиаторов и батарей – водяные отопительные конвекторы

гладкие с ровной поверхностью нагревательного элемента;
оребренные с фиксацией на прижимные гайки, шайбы, ребра прибора изготавливаются из прочной металлической ленты с дополнительным защитным покрытием;
одноконцевые, похожие на кипятильник, с водными контактами на одной стороне;
двухконцевые, оснащенные водными контактами с обеих сторон.

На заметку! Одноконцевой ТЭН для котла отопления считается лучшим для электрических устройств равной мощности нагрева.

На один котел можно устанавливать более одного нагревателя с условием предварительного расчета мощности оборудования. Минимальная мощность нагревателей 1 кВт, максимальный предел определяется производителем. Технические параметры – длина 20-600 см, сечение трубки 6-18,5 мм.

Плюсы приборов:

Экономный расход энергоносителей. Если установить ступенчатый или блочный нагреватель для котла, можно снизить затраты на обслуживание на 30%.
При работе оборудование не выделяет вредных газов, продуктов сгорания.
Масса изделий незначительна, поэтому нет опасности утяжеления котлов настенного типа.
Компактные ТЭНы для нагрева воды можно устанавливать в приборы любых габаритов, получая дополнительные преимущества от маломощных котлов. Дооснащение не требует разрешительных документов, монтаж осуществляется самостоятельно.

Важно! Как при работе с любыми электроприборами, розетку для нагревателей нужно заземлять, обеспечить прочие требования для безопасной эксплуатации устройства.

К минусам относят:

ускоренное образование накипи;
чтобы скорректировать мощность нагрева теплоносителя нужно выключить все обогреватели;
хрупкие приборы требуют осторожности при чистке, чтобы не повредились контактные стержни, и не нарушилась герметичность внешнего вывода.

Включать устройства без заполнения емкости теплоносителем нельзя, это приведет к сгоранию приборов. Оснащая ТЭНами котлы с встроенным оборудованием, следует проверить контроль автоматического выключения и удобство замены нагревательного элемента.

Виды терморегуляторов

В зависимости от конструкции различают следующие виды терморегуляторов:

Металлический стержень. При повышении температуры стержень нагревается, что приводит к увеличению его размеров. При достижении определенной длины устройство размыкает цепь и нагревательное устройство приостанавливает работу.
Термопара. Устройство состоит из V-образной металлической скобы и управляющего реле. По скобе проходит электрический ток, сопротивление которого может меняться в зависимости от температуры окружающей среде. При сильном нагреве скоба передает сигнал на реле, которое останавливает работу нагревателя.
Колба с жидкостью. Роль терморегулятора выполняет небольшая колба с жидкостью, которая расширяется при нагревании, а также управляющее реле. При сильном нагреве происходит избыточное расширение жидкости, что запускает реле, которое размыкает цепь.
Инфракрасный датчик. Устройство представляет собой фотоэлемент, обладающий тепловой чувствительностью в инфракрасном спектре, а также реле. При избыточном нагреве срабатывает фотоэлемент, который посылает сигнал реле, что приводит к размыканию цепи.

Внимание! Существуют также металлические терморегуляторы, работающие по иному принципу. Такие устройства выполнены в виде пластины из двух различных сплавов. При нагреве/остывании металл выгибается по определенным углом, что приводит к размыканию/замыканию электрической цепи.

Сферы применения терморегуляторов

ТЭНами сегодня оборудованы многие устройства — нагревательные бойлеры, стиральные машины, транспортные средства, электрические печи. Терморегуляторы на таких устройствах позволяют включать или выключать нагревательный элемент, чтобы или не допустить избыточного перегрева. Термостаты на таких устройствах часто подключаются к специальному блоку, который управляет прибором в комплексном режиме (отслеживает температуру, влажность, сигнализирует о поломках). А выставить пороговое значение для температур можно с помощью панели управления.

Варианты подключения и установки термостата

Для сбора нагревательного контура с помощью ТЭНа применяются одножильные кабели. Термостат при таком сценарии устанавивливается в разрыв фазового провода, ведущего к плюсовой клемме ТЭНа. Устройство анализирует уровень нагрева, а в случае избыточной температуры оно размыкает цепь, что приводит к обесточиванию нагревательного элемента до нормализации температуры.

Термостат рекомендуется подключать через магнитный пускатель. Связано это с тем, что большинство ТЭНов обладают большой мощностью, которая может вызвать перегрузку в электрической сети, а пускатель позволит адаптировать устройство под нужды дома. На входе также рекомендуется поставить запасной защитный термостат-предохранитель, который сможет обесточить сеть в случае выхода из строя основного терморегулятора.

Внимание! Для установки термостата также применяются системы на основе двухжильного кабеля. Однако такие системы больше подходят для работы радиаторов или теплого пола. Если же у Вас стоит ТЭН, то лучше использовать именно одножильный кабель.

схема подключения

Как подключить ТЭН с терморегулятором

Теперь вы знаете, как и по каким параметрам выбираются нагреватели. Но как выполняется подключение? Для того чтобы подключить ТЭН с терморегулятором, необходимо выбрать провод с надежной изоляцией. Также уделяем внимание сечению – оно должно быть таким, чтобы провод смог обеспечить полноценное питание нагревателя и не расплавиться. Например, для нагревателя мощностью 3 кВт сечение провода должно составлять не менее 2,5 мм. Мы рекомендуем выбирать для подключения кабели с медными проводниками.

Не забудьте уделить внимание наличию УЗО – оно мгновенно отключит питание в случае неожиданного выхода ТЭНа из строя или короткого замыкания. УЗО необходимо ставить как можно ближе к самому нагревателю. Также следует обеспечить надежное соединение проводников с контактами ТЭНа (без «соплей» и хлипких контактов, которые могут искрить).

Пошаговая инструкция подключения терморегулятора к ТЭНу

Способ монтажа терморегулятора зависит от категории устройства и габаритов ТЭНа. Вне зависимости от типа нагревательного элемента термостат нужно крепить в разрыв электрической сети на фазовый провод. Если Вы работаете с домашним бойлером, то с большей долей вероятности там будет стоять металлический регулятор-стержень, который располагается внутри ТЭНа в специальном отверствии. Подключение регулятора в таком случае будет выглядеть так:

Отключите нагревательное устройство (бойлер) от электрической сети, а также перекройте подачу воды (по стояку или с помощью подводящего крана, если он имеется). Разберите устройство согласно инструкции, найдите ТЭН, открутите монтажные крепления и вытащите нагревательный элемент.
Большинство современных ТЭНов имеют вид трубчатого устройства, к основанию которого подведен ток (фаза и ноль). К основанию прикрепляется защитный кожух (на основе металла или пластика) — ослабьте болты и аккуратно демонтируется кожух.
Демонтируйте электрические контакты, а потом внимательно осмотрите ТЭН. По центру основания нагревателя Вы найдете отверстие, в которое вставлена тонкая металлическая полоска — это старый терморегулятор. Аккуратно вытащите регулятор из отверстия с помощью плоскогубцев или подобного инструмента.
Обратно подключите электрические провода. С большой долей вероятности Вы будете работать с 6 контактами — в таком случае три провода подключите к нулю, а другие три — к фазе. В разрыв цепи в специальное отверстие вставьте новый терморегулятор.
С помощью тестера отрегулируйте температурный режим, в соответствии с которым будет работать собранная схема. Поставьте устройство обратно на бойлер в обратном порядке — установите пластиковую/металлическую крышку, закрепите болты-фиксаторы, поместите устройство в бойлер и так далее.

Как подключить блок Тэн видео

Советы по установке

Чтобы не допустить ошибок при монтаже, воспользуйтесь следующими советами:

Если монтируете другой терморегулятор (не в виде металлического стержня), то его установка будет осуществляться аналогичным методом — термостат встраивается в разрыв электрической цепи на фазовый провод, который идет к ТЭНу. Более подробную инструкцию по установке можно посмотреть на упаковке.
Перед покупкой обязательно проверьте рабочее напряжение термостата. В продаже есть устройства, которые работают не только с 220 В, но с другими уровнями напряжения (24, 127, 380 и другие). Технические параметры можно также уточнить у продавца либо посмотреть на упаковке.
Не гонитесь за покупкой устройства с максимальной чувствительностью. Для большинства бытовых задач будет достаточно чувствительности в 0,5-2 градуса. Конечно, никто Вам не запретит покупать более точные устройства, однако стоят они обычно в несколько раз дороже, а практической пользы от них будет мало.