Двухколпаковая печь кузнецова порядовка

Печи, созданные по проектам Игоря Кузнецова, в настоящее время являются одними из самых эффективных среди всех существующих конструкций. Вот уже полста лет такими печами пользуется огромное количество людей не только в нашей стране, но и за её пределами. Построить своими руками такую печь в своём доме или на даче можно, если придерживаться рекомендуемой схемы кладки определённой модели.

Что такое колпаковая печь Кузнецова и где она используется: достоинства и недостатки

Кузнецов начал разрабатывать проекты различных видов печей ещё в середине прошлого века. За все время своей работы он создал более 150 вариантов конструкций печей различного предназначения.

Самые популярные проекты печей:

• Варочные (используются для выпечки и приготовления еды).
• Хлебные (могут совмещаться с варочными).
• Для отопления домов.
• Банные.
• Уличные (предназначены для гриля, барбекю или для создания большой кухни).
• Каминного типа (для создания дизайна интерьера и частичного отопления помещений).

На самом деле разновидностей печей Кузнецова намного больше, так как существует возможность строительства смешанных видов.

Основным показателем работы печи является повышение КПД (коэффициента полезного действия). Именно к этому и стремился Игорь Кузнецов, создавая колпаковые печи. В зависимости от своего предназначения мастер оснащал их улучшенными функциями и возможностями. Одни печи получили повышенную степень теплосбережения, другие новую усовершенствованную топку, а третьим обеспечили длительный срок службы.

Благодаря грамотной разработке проектов колпаковых печей, раскалённый воздух задерживается в них намного дольше, чем в обычных конструкциях, а охлаждённый быстро уходит в трубу дымохода по специальному углублению. Такое название они получили за счёт того, что внутри печи создаётся своего рода «колпак», который соединяет две части конструкции — нижнюю часть и топку. Также он разделяет газы на горячие и холодные.

КПД колпаковых печей достигает 95%, в то время как обычные печи имеют только от 25 до 40% эффективности. Благодаря «свободному перемещению газов», которое обеспечивается за счёт внедрения системы Кузнецова, снижается образование сажи и увеличивается плавный нагрев печи. Такая печь на 4 кВт сможет быстро обогреть дом, площадью около 100 квадратных метров. При необходимости конструкция колпаковой печи позволяет установить в доме водонагревательный контур. А так как тяга по каналам распространяется в автоматическом режиме, то риск угара практически нулевой. Поэтому вьюшку можно не закрывать.

Преимущества колпаковых печей

• Равномерное прогревание печи и теплоотдача.
• Оснащается большим количеством мест, где можно установить металлический нагревательный элемент.
• Горят без сажи и дымообразования.
• Редко нуждаются в чистке (раз в несколько лет).
• Имеют низкий уровень теплопотери.
• Высокая степень экономичности.
• Устойчивость к появлению трещин.
• Возможность совершенствования дизайна.
• Имеют максимальную температуру сгорания топлива.
• Возможность топки различными видами твёрдого топлива.
• Сильная тяга даже при дымоходе небольшого размера.

Такие печи практически полностью лишены недостатков, кроме, естественно, сложностей при их возведении и расходов на приобретение материалов.

Конструкция и её отличительные черты

Принцип устройства колпаковых печей достаточно простой и заключается в том, что нижний ярус конструкции и очаг совмещаются в общее пространство. Его и называют колпаком, внутри которого осуществляется циркуляция раскалённых газов.

Самые лёгкие раскалённые газы, которые образуются при сгорании топлива, поднимаются кверху колпака. Там они будут находиться до тех пор, пока всё их тепло не перейдёт кирпичным стенкам кладки.

При остывании они становятся тяжёлыми и опускаются вниз. На их место «приходят» следующие горячие газы, и такой круговорот происходит до тех пор, пока в очаге горит топливо. Таким образом, горячий воздух всегда находится под своеобразным колпаком, пока кирпич не заберёт на себя всё тепло. Он не сможет выйти пока полностью не остынет и не станет тяжёлым, чтобы опуститься вниз.

Особенности конструкции колпаковых печей

Для того чтобы понять как действует такая печь, мы можем рассмотреть вариант со стеклянной ёмкостью, когда в ней горячий дым не может никуда выйти и постепенно опускается вниз при охлаждении.

Но необходимо знать, что остывший газ, который снижается книзу, не холодный в прямом смысле этого слова. Он имеет температуру более 200°С, а температура горения твёрдого топлива около 800°С, поэтому и воздух, поднимающийся вверх, будет такой же горячий. Остывая, газ опускается к выпускным каналам, которые расположены внизу печной кладки. А затем он поступает в следующий колпак, находящийся над первым. И если для этого колпака газ был достаточно холодными, то для верхнего он будет раскалённым и поэтому опять поднимется в самый верх. Там они также нагреют материал стенок печи. После остывания опустятся вниз, как и в первом случае, но уже с температурой около 130°С.

Вот и весь процесс работы печи, но, как и у каждого эффективного устройства, здесь присутствует небольшой нюанс, который называется «сухой щелью». Она представляет собой проём, расположенный вертикально в печи шириной около 2–3 сантиметров, который совмещает топку с нижним колпаком от самого пола до конечной точки камеры. Благодаря сухой щели тяжёлый холодный воздух напрямую может выйти в трубу, не перемешиваясь с поднимающимся горячим газом и не уменьшая эффективности сгорания твёрдого топлива.

Банная печь имеет такой же принцип работы, как и отопительная, но по своей конструкции немного отличается.

• Нижний колпак оснащён специальным металлическим противнем с камнями.
• Есть доступ для поступления воды и специальные отверстия для выхода раскалённого пара.
• Печь имеет более толстые наружные стенки, которые дают возможность камням максимально нагреваться, а само помещение не перегревается.
• Колпак имеет контур для нагрева воды в моечной комнате.

Камни подогреваются двумя методами:

• Непосредственно от раскалённых газов.
• В стальном закрытом поддоне.

Так как камни располагаются вверху первого колпака и поэтому они прогреваются до максимальной температуры. Это происходит за счёт того, что раскалённый воздух «обволакивает» камни со всех сторон одновременно.

Для такой печи лучше всего приобретать округлые обтекаемые камни. Такая форма будет отлично справляться с нагревом воздуха.

При возможности к камням можно добавить 1/3 часть чугунных чушек.

Расчёт основных параметров

Для того чтобы правильно построить печь Кузнецова необходимо точно соблюдать разработанную специалистами схему. Мастера, которые имеют большой опыт работы в строительстве таких печей, рекомендуют перед тем, как начать капитальную кладку потренироваться положить её «насухо», если вы делаете это в первый раз.

Если печь будет возводиться на стадии строительства самого дома, то необходимо составлять проект таким образом, чтобы она смогла отапливать сразу несколько помещений.

Фундамент для печи должен быть качественным и иметь обязательно гидроизоляционный слой. Также необходимо учесть, что фундамент дома не должен переходить в основу для печи. Эта конструкция должна иметь собственный фундамент, дающий свою усадку.

Бетонное основание должно быть больше размеров печи примерно на 10 сантиметров со всех сторон. Степень его заглубления будет зависеть от высоты конструкции и грунтового состава, где будет строиться печь. Обычно глубина котлована составляет от 40 до 60 сантиметров. На дно укладывается подушка из песка для гидроизоляции и слой щебня для упрочения постройки. Для формирования боковых стенок устанавливают опалубку из досок.

• Печь (ОВИК-9) имеет варочную камеру с 2 конфорочной плитой и стальными закрывающимися дверцами.
• Оборудована отдельным вытяжным каналом, который позволяет регулировать температурный режим внутри запертой ниши.
• Может использоваться в качестве духовки, поэтому в стенки встраиваются металлические полозья для противней.
• Двухколпаковая печь может использоваться в «летнем» и «зимнем» режиме. Поэтому летом на ней можно только готовить.

Глубина топки 450х470 мм с сухим швом для расширения кирпича в 2–3 см. Если топочная необходима больших размеров 510х530 мм, то задняя стенка выкладывается не в ½ кирпича, как показано в порядовке, а в ¼ кирпича.

Необходимые материалы и инструменты

Для строительства печи нам понадобится достаточно большое количество материалов и инструментов. Данный список не учитывает устройство фундамента и дымохода.

• Красный кирпич — около 450 штук.
• Для устройства топки огнеупорный кирпич (марки ША-8) – 22 штуки.


• Дверца для топки (марки ДТ-3) размер 210х250 мм.
• Дверца для поддувала (ДПК) размер 140х250 мм.
• Решётка колосниковая размер 250х252 мм.
• Варочная панель (плита) с 2 конфорками размер 586х336 мм.
• Дверцы для варочной топки размер 510х340 мм — 2 штуки.
• Задвижка для топки размер 130х130 мм.
• «Летняя» задвижка размер 130х130 мм.
• Задвижка для трубы дымохода размер 130х250 мм.
• Уголок металлический размер 36х36х4х600 мм — 4 штуки.
• Полоса металлическая размер 40х4х600 мм.
• Лист металлический размер 600х550х3 мм.
• Предпотолочный металлический лист размер 500х700х3 мм. Можно заменить керамической плиткой или любым огнеупорным материалом.

Инструменты

• Кельма.
• Отвес и строительный уровень.
• Ёмкость для замеса раствора.
• Шпатели.
• Уголок строительный.
• Перфоратор.
• Болгарка.
• Насадка миксер.

Подготовительные работы перед сборкой печи

Перед тем как начать возводить печь необходимо подробно изучить план помещения, где будет стоять печь. Так как она весит достаточно много, фундамент должен быть хорошо укреплён.

Следующая информация поможет правильно и качественно построить печь, чтобы избежать проблем при её дальнейшей эксплуатации.

• Колпак и очаг должны совмещаться сухим швом — размер 2–3 сантиметра. Он необходим для правильного перемещения потоков воздуха. Насыщенные парами воды тяжёлые газы будут перемещаться в очаге, и создавать определённую вибрацию, повышая качество сгорания дров.
• Нельзя объединять топочную с колпаком, так как дрова должны сгорать в определённом объёме. Только так сможет создаваться максимально высокая температура.
• Над топочной камерой должен быть устроен катализатор из огнеупорных кирпичей в виде решётки. Здесь они раскаляются до максимума и дожигают то, что сгорело в очаге.

Если печь будет строиться в деревянном доме, то очень важно оградить стены от сильного перегревания. Для этого на стыках стен и самой печи рекомендуют установить прокладки из огнеупорного материала.

Также на стыках печи зазоры, которые будут заполнены огнеупорным материалом, нужны для свободного хода расширения кладки во время её нагревания. Иначе раствор на швах будет давать трещины, и печь будет деформироваться.

Полезные советы мастерам перед началом работы

• Огнеупорная защита внутри печи должна располагаться таким образом, как — будто она зависла в воздухе. То есть она не должна соприкасаться со стенками печи.
• Внутреннюю кладку необходимо устанавливать на ребро. Внешняя кладка делается на усмотрение мастера.
• Проволока нужна для усиления кирпичной связки. Поэтому через каждые 2–3 ряда необходимо её прокладывать, чтобы печь была более прочной и устойчивой.
• После полного высыхания раствора стенки печи надо обработать специальным огнеупорным веществом.
• Пробная растопка должна осуществляться с минимальной возможной температуры, с поэтапным прибавлением жара.

Строительство колпаковой печи своими руками

Возведение печи мы будем начинать с фундамента, так как именно он является её основой и одним из главных элементов обеспечения прочностных характеристик конструкции.

1. Выкапываем прямоугольную яму, глубиной около 1 метра (размеры: ширина 1 м, длина 1,5 метра).
2. На дно насыпаем песок слоем около 15 см и оставляем на несколько дней для усадки.
3. Делаем опалубку из досок или других ненужных деревянных изделий.
4. Кладём нетолстый металлический прут для армирования бетона.
5. Медленно заливаем бетон, периодически удаляя из него пузырьки воздуха с помощью обычной лопаты или небольшого бетонного вибратора. В результате у нас должна получиться ровная гладкая плита. Фундамент на 2 кирпича не должен доходить до уровня пола.

Оставляем бетон застывать на несколько недель, так как чем дольше выстаивается фундамент, тем он будет прочнее и надёжнее.

Пошаговая инструкция по кладке печи Кузнецова своими руками — порядовка (фото)

1. Выкладываем первый ряд кирпича. Он должен быть идеально ровным, так как является прочной основой для будущей порядовки. Толщину швов делаем около 5 мм. Проверяем правильность углов. На эту кладку у нас уйдёт 20 кирпичей.
2. Начинаем создавать камеру поддувала и нижний колпак. Для того чтобы можно было очистить его основание после окончания кладки, мы ставим две половинки кирпича, выступающие из основного ряда, и не садим их на раствор. Устанавливаем дверцу поддувала и временно подпираем кирпичами.
3. Кладём 3 ряд по чертежу. В период кладки плотно закрепляем дверцу поддувала.
4. Выкладываем частично 4 ряд из шамотного кирпича. Из него создаём боковые стенки топочной и торцевую стенку. Дверцу поддувала перекрываем 2 обычными кирпичами, немного выпускаем их над ней и стёсываем наискось. Также с торца поддувала кладём 2 обтёсанных кирпича. Между двумя видами кирпичей мы оставляем пятимиллиметровый зазор. Для этого мы кладём между ними простой пятимиллиметровый гофрокартон. В будущем он просто выгорит и останется необходимое нам тепловое отверстие. Такие щели мы должны будем делать и в других рядах, где будут стыковаться два вида кирпичей.
5. Продолжаем кладку 4 ряда. После того как мы укладываем кирпичи сбоку над дверцей поддувала, перекрываем середину двери огнеупорным и обычным кирпичом, обтёсанным с обеих сторон сбоку. Нам надо будет взять 1 обычный и 1 шамотный кирпич.
6. С пятого ряда мы создаём топливную камеру. Срезаем наискось кирпич и кладём переднюю стенку очага. Внутреннее пространство топочной между кладкой должно быть аналогично размеру колосника, чтобы он легко встал в кирпичный прямоугольник и на выступающие на 10 -15 мм кирпичики предыдущего ряда. Между стенками и решёткой делаем пятимиллиметровый зазор. За топкой, где располагается первый колпак, создаём канал в ½ кирпича для соединения двух колпаков. Нам понадобится 12 и ½ красного и 4 огнеупорных кирпича. Здесь же на выпирающие кирпичи предыдущего ряда выкладываем колосник (не закрепляем раствором). Отверстия засыпаем песком.
7. На шестом ряду мы устанавливаем дверцу камеры сгорания. Отверстия между кирпичами и дверцей заполняем асбестом.
8. Кладём следующий ряд. При кладке торцевой стенки топочной с левой стороны делаем зазор в 2–3 см, который и будет служить сухим швом. Используем 12 обычных и 3 огнеупорных кирпича.
9. Восьмой ряд кладём по чертежу, используя 12 керамических и 3 огнеупорных кирпича.
10. В 9 ряду мы делаем стенки очага, а между ним и колпаком снизу создаём проход, куда будут уходить продукты сгорания. Боковые стенки мы делаем ниже остальной кладки на десять миллиметров. Кирпичи, которые мы кладём над топкой, немного сдвигаем, чтобы перекрыть небольшую часть её обрамления. Перед этим стёсываем кирпичи наискось и так создаём «выемку», в которую будем укладывать основной центральный кирпич. Используем 12 обычных и 2 с половиной огнеупорного кирпича.
11. Здесь же между фасадными боковыми кирпичами, которые находятся над дверцей камеры, кладём центрирующий кирпич, накрывающий ободок дверцы. Перед этим стёсываем его наискось. Боковую часть камеры слева накрываем полоской из асбеста 10 мм. Она выровняет весь 9 ряд.
12. На кирпичи десятого ряда, которые накрыты огнеупорным асбестом, на «сухую» кладём обычный кирпич. В кладке, которая обрамляет топочную, делаем маленький десятимиллиметровый вырез, на котором будет лежать варочная панель. Между плитой и кирпичом со всех сторон мы оставляем щель в 5 мм для нагрева металла. Шамотный кирпич, который укладываем спереди и справа топки, стёсываем наискось. Делаем небольшой десятимиллиметровый зазор между плитой и кладкой.
13. После того как мы выложили 10 ряд, на проёмы в кладке мы помещаем бечёвку из асбеста, которая пропитана смесью глины. Сверху кладём панель. Все отверстия между ней и кирпичами засыпаем песком.
14. На 11 ряду мы начинаем создавать стенки камеры для приготовления еды и устанавливать рамку с дверцами. Между стальной рамой и кладкой делаем щель в 5 мм. Для формирования рамы мы обматываем её огнеупорной верёвкой.
15. Выкладываем 12 ряд по чертежу из 11 керамических кирпичей.
16. На 13 ряду мы продолжаем формировать камеру и боковые каналы.
17. Выкладываем 14 ряд строго по чертежу.
18. Кладём 15 ряд в два подхода. Сначала стенки камеры и каналов мы поднимаем на уровень стальной рамы дверцы, а затем создаём для неё перемычку. На этот ряд мы помещаем металлический лист 600х550 мм и делаем в нём вырез для вытяжки. Для прочности мы сверху листа кладём 4 железных уголка и 1 полоску.
19. На уголки 16 ряда и полоску мы кладём обычный кирпич как указано на чертеже. Оставляем открытыми проёмы каналов. На кирпичах, которые обрамляют ближний канал и для вытяжки перед кладкой мы делаем отверстия для задвижек дымохода. Делаем в кладке щель в 5 мм.
20. Здесь же на площадке с проёмами мы ставим 2 задвижки.
21. На следующем ряду очаг для приготовления еды и задвижки мы перекрываем керамическим кирпичом, чтобы отводные каналы были открытыми.
22. Далее мы формируем второй колпак. Для этого без раствора устанавливаем две половинки кирпича, которые поднимаем выше главной кладки. Это необходимо для того чтобы затем можно было почистить основание печного колпака. После окончания кладки мы закрепляем эти кирпичи раствором.
23. Кладём 19 ряд по чертежу из 12 с половиной красных кирпичей.
24. Выкладываем 20 ряд по чертежу из 13 с половиной красных кирпичей.
25. Выкладываем 21 ряд по чертежу из 14 кирпичей.
26. Далее мы кладём большой участок печи по указанному чертежу с чередованием рядов. Так мы выкладываем 22, 24 и 26 ряд по 14 кирпичей каждый.
27. Выкладываем 23 и 25 ряд таким же образом.
28. Для 27 ряда нам понадобится 14 кирпичей, но их размещение на кладке немного отличается от предыдущих. Здесь мы готовим основу для следующих практически сплошных поверхностей.
29. На 28 ряду в кладке, которая обрамляет дымоходный канал, мы делаем вырезы в 10 мм для монтажа главной задвижки дымохода. Делая проёмы, мы регулярно прикладываем задвижку, чтобы она располагалась в 5 мм от стенок печи и свободно вставала в сделанный нами зазор.
30. Здесь же в проём на раствор мы устанавливаем и саму задвижку
31. На 29 ряд мы берём 19 обычных кирпичей и практически полностью перекрываем поверхность конструкции. Оставляем нетронутым только отверстие дымохода с задвижкой.
32. На 30 ряду мы также практически полностью перекрываем поверхность печи по схеме.
33. На 31 ряду мы закладываем основание трубы в 1 кирпич. Размер её должен соответствовать сечению дымохода. Кладка осуществляется из 5 кирпичей.
34. Затем создаём трубу дымохода. Для каждого ряда нам надо по 5 керамических кирпичей. Печь построена. Теперь она должна выстояться до полно высыхания раствора.

Особенности эксплуатации

Отличие печей Кузнецова в том, что они не требуют особенного ухода и очень просты в эксплуатации. Для них достаточно только заготавливать соответствующее сухое твёрдое топливо (дрова) в нужном количестве.

Так как КПД колпаковой печи очень высокое, то расход дров будет намного меньшим, чем в обычных печах, к которым мы привыкли.

В колпаковых печах практически не образуется сажа, так как она уходит на вторичное сгорание и прирост тепловой энергии.

• Перед началом эксплуатации печи её необходимо хорошо просушить. Для этого её надо протопить 2 раза в сутки по одному — полтора часа небольшим количеством топлива. Дверца поддувальной и топочной должна быть открытой.
• Не рекомендуют использовать для растопки щепки и картон в больших объёмах. Только на небольшое время они дадут максимальную температуру, что повлечёт за собой растрескивание кирпичей.
• Для растопки печи лучше всего использовать бумагу, лучины или бересту. Это позволит убрать холодный воздух из трубы дымохода, создать необходимую тягу и получить температуру горения дров около 350°С. Зимой, если печь длительное время не использовалась, то растопку рекомендуют проводить при открытой «летней» задвижке.
• После начала горения в камеру топки надо положить дрова для того, чтобы получить максимальную рабочую температуру 800–900°С.

Колпаковые печи практически не нуждаются в чистке, а если возникает необходимость, то лучше всего обратиться за помощью к профессионалам печникам. Они быстро и качественно очистят дымоход, топочную, колосниковую решётку и другие элементы печи.

ultra-term.ru

Особенности колпаковых печей Кузнецова

В печах Кузнецова удачно сочетаются старинные русские традиции и технологичные формы современности

Колпаковые печи Кузнецова, которые в народе уважительно называют «кузнецовки» или «колпаковки», выгодно отличаются от других твердотопливных агрегатов повышенной тепловой отдачей и экономичностью. Если говорить на языке теплотехники, то разработки известного печника имеют КПД, которое приближается к 80%, тогда как энергоэффективность знакомой всем русской печи никогда не поднималась выше 60%. Столь значимых показателей производительности удалось достичь благодаря совершенно новому принципу движения газов внутри печи, на котором и базируется большинство разработок Кузнецова.

Во всех ранее известных конструкциях разогретые продукты сгорания двигаются по лабиринту каналов, по пути теряя тепло на нагрев кирпича. При этом для нормальной работы печи требуется хорошая тяга, иначе прекращается отток газов из рабочей зоны, а, следовательно, и ухудшается теплообмен. Кроме того, повышение давления в рабочей камере создаёт препятствие поступающему к очагу воздуху, что переводит печь в режим газогенератора — она начинает тлеть и коптить.

Особенности движения газов в купольных печах

Используемые Кузнецовым принципы свободного перемещения газов предполагают совершенно другой способ теплообмена. Несколько сводов-колпаков, размещённых внутри отопительного прибора, производят ступенчатый отбор тепла от восходящих горячих потоков. По мере остывания продукты сгорания опускаются вниз и замещаются газами с более высокой температурой. Чтобы наглядно представить себе этот процесс, достаточно вспомнить, как себя ведёт струя дыма, запущенная в перевёрнутый стакан. Сначала она поднимается, соприкасается с дном и отдаёт ему своё тепло, а затем рассеивается и по стенкам опускается вниз.

Конечно же, «кузнецовка» устроена намного сложнее, да и процессы, которые в ней происходят, более многогранны, чем в описанном выше примере. Тем не менее именно благодаря тому, что движение горячих масс происходит естественным образом, удаётся достичь потрясающей экономичности и теплоотдачи. Что же касается тяги, то, казалось бы, задержка дыма в куполе печи должна приводить к её ухудшению. На практике же естественная конвекция внутри колпака обеспечивается не только за счёт дымохода, как в канальных печах, но ещё и благодаря разрежению воздуха под сводом, чему способствует высокая температура продуктов сгорания, которые туда устремляются. Как следствие, работоспособность сооружения будет обеспечивать даже более короткая дымовая труба, чем того требует любая шведская или голландская печь.

Колпаковый твердотопливный теплогенератор в разрезе

Надо сказать, что увеличение теплоотдачи «кузнецовок» происходит не только благодаря более совершенному способу конвективного теплообмена, но и по причине отсутствия системы газоходов. Поскольку сразу же за дымоходом устье печи переходит в широкий колпак, в купольных агрегатах отсутствует эффект ускорения газового потока в узких каналах, описанный термодинамическим законом Бернулли. В итоге после прогорания дров горячие газы не уходят в дымоход, а длительное время циркулируют под колпаками, отдавая остаточное тепло и обеспечивая меньшие суточные колебания температуры.

К вопросу о том, может ли печь функционировать без принудительной тяги

Из более совершенной конструкции печи проистекает масса достоинств:

• требуется меньше материалов для строительства;
• с продуктами сгорания уносится меньше твёрдых частиц, поэтому чистить стенки обогревающего агрегата придётся намного реже;
• возможность установки короткого дымохода;
• работа практически на всех видах твёрдого топлива;
• неприхотливость в эксплуатации — купольные печи требуют обслуживания намного реже, чем канальные;
• наличие свободного пространства внутри печи позволяет установить контур горячего водоснабжения;
• равномерный прогрев и теплоотдача в течение длительного времени;
• быстрый выход на рабочий режим.

Невозможно не отметить и тот факт, что благодаря своей оригинальной конструкции печи Кузнецова дают широкие возможности в плане дизайна интерьера, являясь неким связующим звеном между тёплой «ламповой» русской печью и высокотехнологичным оборудованием современных жилищ.

Отопительно-варочная печь Кузнецова является весьма компактным отопительным прибором

Существует множество конструкций бытовых купольных теплогенераторов И. В. Кузнецова, способных выполнять целый ряд задач:

• отопительные печи используются для обогрева жилых помещений;
• варочные предназначены для приготовления и подогрева пищи;
• банные созданы для отопления бань и саун;
• наружные устанавливают в зонах отдыха. Печи этого типа подразделяются на обогревающие и универсальные (с варочной поверхностью, барбекю, казаном или мангалом);
• хлебные позволяют изготавливать любую выпечку и нередко совмещаются с варочными;
• каминные помимо основного предназначения выполняют ещё и эстетическую функцию.

Как видите, перечень «колпаковок» чрезвычайно широк, хоть он и не вмещает всего разнообразия печей специального назначения и совмещённых агрегатов, разработанных известным конструктором и его подвижниками.

Конструкция и принцип действия

Выражение «Всё гениальное — просто!» в полной мере касается конструкции купольной печи, которая позволяет реализовать достоинства свободного движения газов. Простейший двухколпаковый агрегат, представленный на рисунке слева, работает следующим образом. Воздух, необходимый для горения дров, поступает через поддувало 1. Топку 2 выполняют в виде сужающегося сопла, благодаря чему удаётся не пропускать наружный воздух сверх меры. В противном случае он будет сразу же уходить во второй колпак, увлекая за собой разогретые газы. Препятствует поступлению тяжёлого холодного воздуха и так называемая газовая вьюшка, которая образуется под куполом. К слову, из-за простой конструкции установившаяся внутри печи атмосфера часто бывает неустойчивой — её срывает тяга со стороны внешнего колпака. Именно поэтому двухколпаковые печи, известные задолго до рождения Кузнецова, не имели популярности.

Принцип действия двухколпаковой печи

Во время активного горения дров не успевшие окислиться кислородом воздуха горючие газы поднимаются под купол 4 внутреннего колпака 3. Там они воспламеняются под действием открытого пламени и высокой температуры. Можно сказать, что под колпаком возникает зона, подобная той, которая образуется в камере дожигания обычной пиролизной печи. Немаловажно и то, что процесс пиролитического горения сам себя регулирует — при очень интенсивном пламени затрудняется отток продуктов сгорания, а соответственно, уменьшается и тяга. Если же пиролизные газы выгорают, то процесс восстанавливается. В это же время не менее важные процессы происходят и под сводом второго колпака. В этой зоне вступают в реакцию оксиды азота и монооксиды углерода (угарный газ), которые в результате реакций распадаются на безопасные компоненты. При правильной работе купольного агрегата в дымоход уходит преимущественно водяной пар и углекислый газ.

Когда горение дров подходит к концу, колпаки выступают в роли накопителей, удерживая под своими сводами разогретые воздушные массы. В отличие от канальных печей, где остаточные продукты горения попросту «вылетают в трубу», в «кузнецовках» они отдают всю свою энергию кирпичным стенам.

Идеальным вариантом двухколпаковой печи был бы агрегат круглой формы. В этом случае тело отопительного прибора могло бы выполнять функции верхнего купола. К сожалению, на практике соорудить такой теплогенератор сложно не столько из-за сферической формы, сколько по причине трудностей с обустройством прочисток и люков для их обслуживания. Из-за этого колпаки соединяют между собой широким каналом, который проходит в задней части печи. Эта особенность отражена на схеме, расположенной справа.

При необходимости интеграции в печь водонагревательного контура его устанавливают под сводом второго колпака. Такой способ не влияет на тепловое равновесие системы и не оказывает негативного воздействия на режим горения топлива.

Ещё больше повысить КПД печей этого типа позволяет установка нескольких каскадов, каждый из которых состоит из двух колпаков, однако ввиду сложности монтажа и повышенных требований к термостойкости футеровки подобные конструкции популярностью среди печников-любителей не пользуются.

Принципиальная схема простейшей печи Кузнецова

Описанные выше принципы естественного движения горячих газов полностью выдержаны в печах, разработанных И.В. Кузнецовым. На приведённой выше схеме одного из таких агрегатов цифрами обозначены: 1 — топочная камера; 2 — так называемый сухой шов; 3 — внутренний купол;

4 — теплообменник; 5 — верхний купол; 6 — дымоход. Как видите, топка и нижний колпак объединяются в одно пространство, разделённое узким каналом, который называют «сухим швом». Это позволило создать во внутреннем куполе и зоне сжигания условия, наиболее подходящие для свободного движения горячего газа к своду колпака, а охлаждённого — в сторону топки.

Расчёт купольных отопительных приборов

Не вдаваясь в сложные термодинамические выкладки, приведём простейшую методику расчёта колпаковой печи, которой пользуются не теоретики, а самые что ни на есть настоящие печники с большим стажем работы и десятками успешно работающих отопительных прибооров в активе.

Если за основу планируется взять одну из существующих конструкций, то потребуется посчитать теплопотери помещения. Для этого определяют его объём, основываясь на габаритах внешних поверхностей стен и потолков. Чтобы упростить себе задачу, можно измерить внутренние размеры и прибавить к ним удвоенные значения толщины стен. Получив кубатуру помещения, умножают её величину на 21 — усреднённое значение тепловых потерь для 1 кубического метра общего объёма. Мощность печи должна быть на 15–20% больше полученных значений.

Купольная печь, предназначенная для отопления двухэтажного дома

Теперь что касается случая, когда по какой-либо причине ни один из найденных проектов вас не устраивает. Выход один — создать отопительный прибор самостоятельно, основываясь на общих принципах строительства колпаковых печей и способах определения их внутренних размеров по методу пропорций. Всё, что для этого потребуется — правильно определить внешние габариты обогревающего агрегата. Методика расчётов в этом случае также не отличается сложностью. Прежде всего, полученное значение теплопотерь надо разделить на 300 — тепловую мощность, которую можно снять с 1 кв. м внешних стенок печи. При этом берутся в расчёт только активные поверхности, то есть те, которые непосредственно участвуют в теплообмене. Таким способом получают площадь стенок, расположенных выше колосников. Прибавив к ним квадратуру остальных частей печи, получают общую площадь твердотопливного теплогенератора. Его высоту и ширину определяют согласно соотношениям конструкции, взятой в качестве примера.

Иногда возникают ситуации, когда получившийся в результате агрегат получается слишком громоздким. Не беда — его можно спокойно уменьшить на 25–30%, если исходить из того, что топиться печь будет утром и вечером.

Делая печь более компактной, следует знать, что двойная топка никогда не даст удвоенной теплоотдачи. Максимум, которого можно добиться — это прирост тепловой энергии на 40–50%. Так что эстетам и перфекционистам придётся смириться с потерей в экономичности отопительного прибора.

Что же касается сухого шва, то его выполняют шириной 2–3 см, причём нижнее значение принимают во время постройки ежедневно эксплуатируемых агрегатов, а верхнее — при сооружении «печей выходного дня», то есть установленных на дачах, в охотничьих домиках и т. д.

Как и было обещано во вводной части, представляем вашему вниманию порядовку и технологию строительства несложной в изготовлении, но очень популярной печи авторства И. В. Кузнецова. Её тепловая мощность составляет 10 кВт, чего будет достаточно для дома средних размеров.

Порядовка одной из наиболее повторяемых конструкций, разработанных И. В. Кузнецовым

Что понадобится для строительства

Сразу отметим, что для строительства печи лучше не брать кирпич, бывший в употреблении. Постоянные температурные перепады и так являются не самыми подходящими условиями для его эксплуатации, а если взять материал с усталостными напряжениями, то не исключено, что через пару-тройку лет стенки печи начнут попросту рассыпаться в труху. Итак, что понадобится подготовить для реализации нашего проекта:

• полнотелый кирпич из красной глины M 150 в количестве 754 шт. – для кладки корпуса отопительного прибора и дымохода;
• песок, 150 кг;
• глина мелкой фракции, 130 кг;
• кирпич огнеупорный — 63 шт., который понадобится для обустройства ядра печи;
  В продаже чаще всего встречается шамотный кирпич марок Ш-5 и ШБ-8. В нашем случае лучше взять последний, поскольку его габариты полностью соответствуют размерам красного кирпича.
• поддувальная дверца, 1 шт.;
• топочная дверца, 1 шт;
• дверцы для прочистки каналов, 6 шт;
• колосниковая решётка, 1 шт (минимальный размер 250х375 мм, который можно набрать из отдельных колосников);
• стальная проволока для перевязки рядов;
• металлический уголок;
• задвижка дымохода, 1 шт;
• асбестовый шнур или базальтовый уплотнитель — для герметизации мест установки чугунного литья.

Если вы когда-либо выполняли кирпичную кладку, то должны знать, что для этого понадобится:

• кельма (мастерок);
• ёмкость для приготовления раствора;
• строительный уровень;
• отвес и шнур;
• молоток каменщика;
• миксер для перемешивания смеси (можно воспользоваться насадкой для электродрели или готовить раствор вручную);
• рулетка;
• карандаш.

Если в процессе строительства потребуется подрезка кирпича для лицевой стороны печи, то эту работу лучше выполнять при помощи болгарки с установленным отрезным диском для камня и бетона.

Подготовительные работы

Прежде чем приступить к строительству, выбирают место и определяют конструкцию и расположение дымохода (как в помещении, так и на крыше). После этого можно начинать работы по обустройству основания печи. Если отопительный агрегат возводится вместе с домом, то заливают общий фундамент. В случае когда печь кладут в жилом помещении необходимо удалить часть пола, которая приходится на «кузнецовку». При этом внешний контур основания печи должен быть на 10–15 см больше его габаритов.

Варианты размещения дымохода для колпаковой печи

Для обустройства фундамента делают углубление 20–25 см, на дно которого насыпают песчаную подушку толщиной 10 см, которую проливают водой и утрамбовывают. После этого на высоте 5 см укладывают армирующую сетку, по внешнему периметру устанавливают опалубку и заливают конструкцию бетоном. Приступать к кладке можно сразу же после его полного схватывания, которое в зависимости от температуры происходит примерно за 2–3 суток.

Кроме заливки основания, перед началом кладки потребуется подготовить раствор. Для этого берут чистую глину и просеянный речной песок. Глину высыпают в большую металлическую ёмкость, разминают и замачивают в небольшом количестве воды. После того как она хорошо раскиснет, добавляют песок и доводят консистенцию раствора до состояния очень густой сметаны. Чаще всего печники используют пропорцию 3 части глины на 1 часть песка, но правильное соотношение компонентов зависит от типа глины — чем выше её жирность, тем больше потребуется добавлять песка (вплоть до соотношения 2:1).

Приступая к работе, лучше распечатать порядовки на бумаге, в процессе строительства зачёркивая каждый уложенный ряд. Особое внимание уделяют местам установки футеровочного слоя — на схемах они выделяются пунктиром или другим цветом. Учтите, что если вместо огнеупорного материала будет использован обычный кирпич, то такая печь будет не только недолговечной, но и малопроизводительной.

Как соорудить печь при помощи схемы порядовки своими руками

1. 1-й и 2-й ряды выкладывают из красного кирпича. При этом важно помнить, что любая печь сооружается только с использованием глиняных растворов, цемент здесь неуместен. При желании днище «кузнецовки» можно сделать и толще — это пойдёт только на пользу теплоизоляции её нижней части.

Укладку первого ряда ведут всплошную

2. Начиная со второго ряда выводят каналы дымохода и монтируют поддувало. В передней и правой боковой стенке устанавливают дверцы для чистки печи. Важно выставить их рамки по уровню или отвесу, иначе сооружение будет выглядеть неопрятно. Крепление металлических элементов производится при помощи стальной проволоки (лучше оцинкованной), уложенной в кладку. Поскольку металл и кирпич имеют различный коэффициент теплового расширения, то при эксплуатации печи швы, примыкающие к чугунным элементам, будут растрескиваться. Чтобы компенсировать смещение конструкций при нагревании, между печным литьём и кирпичными стенками укладывают слой асбеста или базальтовой ваты толщиной 5–6 мм.

Один из способов обустройства компенсационных швов

3. Ряд №4 должен перекрыть дверцу поддувала. В качестве опоры для верхних кирпичей используют перекладину из металлического уголка, уложенную на боковые стенки проёма.

При строительстве печей толщина кирпичных швов должна быть больше, чем при возведении других конструкционных сооружений. Это связано с необходимостью компенсации теплового расширения частей отопительного агрегата, которые имеют различную температуру.

4. Начиная с 5-го ряда выполняют огнеупорную футеровку рабочей зоны шамотным кирпичом, поставленным на ребро. Для его кладки лучше использовать не обычную глину, а шамотную — она не будет выгорать под воздействием высокой температуры. На этом же этапе устанавливают и колосниковую решётку. Здесь же придётся и выполнить первый сухой шов — на порядовке он обозначается синим цветом. Для этого после выкладки шамота в строго отведённых местах глиняный раствор из кладки изымается, а образовавшийся зазор заполняется прокладками из каолинового, базальтового либо другого минерального картона.

Высокотемпературная зона выкладывается шамотным кирпичом

5. 6-й ряд примечателен установкой топочной дверцы. Если эстетическая сторона для вас не менее важна функциональности, то лучше взять оригинальную печную чугунину, которую сейчас в большом количестве можно найти в строительных магазинах.

Монтаж топочной дверцы

6. Аналогично перекрытию поддувала, на 9 ряду закрывают топочный проём, продолжая возведение внутренних каналов печи. Нелишне будет ещё раз напомнить о необходимости проверки ровности кладки пузырьковым уровнем.

7. На уровне 12 и 13 ряда во внутреннем пространстве печи сооружаются столбики катализатора.

8. 17-м и 18-м рядом перекрывается нижний колпак отопительного агрегата.

Вспомогательные шнуры, натянутые по углам сооружения, помогут справиться с задачей начинающему печнику

9. Начиная с 19-го ряда возводится верхний колпак с внутренними теплообменными каналами. Здесь же устанавливаются и четыре дверцы для их чистки.

10. Обязательно обратите внимание на задвижку дымового канала, установленную в 28 ряду. Она понадобится для того, чтобы печь не остывала в период между топками.

11. 29-м и 30-м рядом формируют свод верхнего купола, а начиная с 31 возводят дымоход.

Может с первого раза такая красавица у вас и не получится, тем не менее, всегда есть к чему стремиться

После того как печь будет сложена, проводят первую растопку. Не следует сразу же загружать топливник по полной — агрегат должен нагреваться неспешно, иначе не миновать появления трещин в кладочных швах. В первые минуты испытательного запуска печь может немного коптить, пока полностью не прогреется её внутренний объём. В дальнейшем выбросы дыма из топливника и поддувала недопустимы, и если они появляются, значит, нарушена технология строительства. После прогрева и обжига печи проверяют её работоспособность в различных режимах, а также обследуют наружные элементы на предмет их герметичности.

Что следует учитывать во время строительства

Сухой шов, которым топка соединяется с колпаком, нужен для координации конвекционных потоков, присутствующих в обеих камерах. Горючий газ с высоким содержанием водяного пара засасывается в топливник для повторного сжигания, что улучшает тепловые показатели работы печи и способствует появлению турбулентности в её атмосфере.

Топливная камера заполняется воздухом не только из поддувала, но и по каналам, расположенным в стенках печи. Благодаря этому под сводом колпака присутствует дополнительное количество кислорода (вторичного воздуха), необходимое для дожигания пиролизных газов. В случае использования одной только колосниковой решётки полного сжигания достичь не удастся, поскольку весь кислород будет выгорать в верхней части пламени.

Столбики катализатора устанавливаются только из шамотного кирпича, поскольку размещаются выше топки — в зоне высокой температуры. Разогреваясь докрасна, они дожигают всё, что поднимается под купол.

Учитывая некоторые особенности строительства колпаковой печи, хочется дать несколько простых советов.

1. Топочная камера не должна быть частью купола. Вся соль конструкции Кузнецова в том, что дрова должны гореть в небольшой камере — так будет намного проще создать высокую температуру, необходимую для завершения процессов пиролиза. Если же объединить топку и колпак в одном пространстве, то получится самая обычная русская печь, которая к тому же ещё и будет дымить из-за плохой тяги.
2. Обжиг печи начинают с щепок, добавляя топливо небольшими порциями в течение нескольких часов.
3. Из-за различных коэффициентов температурной деформации шамотная топка может разорвать внешний короб из красного кирпича, поэтому в местах взаимного примыкания обязательно нужны деформационные зазоры.
4. Для усиления кладки в продольные швы укладывают отрезки стальной проволоки. Необязательно выполнять перевязку постоянно — достаточно усилить каждый второй или третий шов.
5. Опытные печники не рекомендуют замачивать кирпич перед укладкой.

Напоследок заметим, что вносить какие-либо изменения в описанную конструкцию можно только в том случае, если вы хорошо разбираетесь в процессах, протекающих в колпаковых печах и уверены в правильности переделок. В противном случае эксплуатация «усовершенствованного» отопительного прибора может быть не только малоэффективной, но и небезопасной.

www.comfortclub.ru

Другие статьи по теме:

Анализ питьевой воды Можно ли утеплять деревянный дом изнутри Время застывания силиконового герметика Схема очистных сооружений сточных вод Сколько сохнет акриловый герметик Можно ли пить воду из колодца