Проблема оказалась в терморезисторе. (NTC 100 кОм, стекло). Терморезистор установлен в трубке бойлера и залит теплопроводящим компаундом . Для извлечения потребовалось сверло 5 мм и терпение (вручную удалял остатки терморезистора и компаунда). Терморезистор был приобретен у продавцов запасных частей для 3D принтеров. Вместо компаунда применил пасту КПТ и зафиксировал силиконовым герметиком. После установки сразу все заработало без дополнительной калибровки.
Уровень жидкости определяется по следующему алгоритму. Включается ТЭН и по интенсивности изменения температуры рассчитывается объем. Если объем недостаточен, то ТЭН отключается и включается подкачивающий насос. Затем процесс повторяется. Как только объем жидкости становится расчетным, начинается выход на рабочую температуру. Теперь терморезистор управляет верхним значением температуры. При достижении заданной (верхней температуры) отключается ТЭН.