Колпаковая печь: принцип работы и пошаговая инструкция по изготовлению

дея, заложенная в основу колпаковой печи, была разработана и впервые реализована русским профессором, основоположником отечественной школы теплотехники Владимиром Ефимовичем Грум-Гржимайло. В настоящее время его работы, в части совершенствования конструкций имеющихся и создания новых проектов кирпичных печей, достойно продолжает и развивает Игорь Викторович Кузнецов.

Печь Кузнецова своими руками: чертежи порядовки и описание кладки печи

И. В. Кузнецов с 1962 года занимается проектированием, изготовлением и усовершенствованием печей. За это время было изобретено более 150 различных конструкций, каждая из которых стремилась к абсолютному показателю эффективности – 95% КПД. В этой статье мы расскажем, как делать печь Кузнецова своими руками.
Фото 1 Печь Кузнецова

Принципиальная особенность разработки заключается в системе разделения газов на холодный и горячий потоки. За счет уникального колпакового строения печи горячий воздух задерживается внутри, а холодный выводится по отдельному каналу в дымоходную трубу. Учитывая то, что в колпаке поддерживается более высокая температура горения, а тепло распределяется равномерно по корпусу, коэффициент полезного действия достигает своего пика. Для сравнения, КПД обычных печей составляет 30-35%, твердотопливных котлов – 80%, пиролизных – 85%.

Невысокая производительность большинства твердотопливных агрегатов объясняется тем, что теплый воздух выходит вместе с продуктами горения в трубу. Помимо того, что оставшегося объема не всегда хватает для полноценного нагрева, быстро выходящие дымовые газы еще более снижают тепловой порог. В некоторых конструкциях эту проблему пытаются решить увеличением (удлинением) дымоходной трубы, но тогда существует риск снижения тяги и, как следствие, уменьшения КПД. Создание такого агрегата, который бы обеспечил полноценную тягу и увеличил теплопередачу, и стал основной целью конструктора Кузнецова.

Видео 1 Строительство отопительной печи по системе Кузнецова

Экранирование печей

В процессе работы корпус металлической печи очень сильно разогревается. Это крайне нежелательно для жилых помещений, так как находящийся в помещении человек, расположившийся лицом к обогревательному устройству, будет чувствовать очень сильный жар в области лица, в то время как его же спина может мерзнуть. Кроме этого, существует высокая вероятность получения человеком ожога.

Для более эффективного обогрева помещения исходящее от металлической печи инфракрасное излучение следует преобразовать в конвекционный поток теплого воздуха. Как это сделать? Очень просто. Корпус металлической печи нужно окружить со всех сторон металлическим экраном. Металлический экран располагают на расстоянии 7-10 мм от корпуса печи и на таком же самом расстоянии поднимают его над поверхностью пола.

В ходе расчета экрана очень важно учитывать вязкость и теплоемкость присутствующего в помещении воздуха. Расстояние между печью и экраном должно приводить к возникновению эффективных конвекционных потоков, позволяющих охлаждать экран и распределять тепло по всему объему помещения. Грамотно рассчитанный экран позволит создавать конвекцию, теплоотдача которой составит около 85% тепловой мощности обогревательного устройства.

Наиболее эффективной формой экрана будет комбинация 2-х Г-образных металлических половин, имеющих возможность раздвигаться от корпуса печи. Подобная конструкция позволяет регулировать величину зазора между стенками экрана и устройством обогрева в зависимости от интенсивности горения топлива в топке. Чтобы обеспечить свободный доступ к дверце и поддувалу, переднюю часть печи не экранируют. Для экранирования пространства под печью используют кирпич, песок или кирпичный бой. Экранирование пространства под дном печи является одним из важнейших условий обеспечения пожарной безопасности.

Экранирование банных печей

Как известно, банные печи предназначены для создания повышенной, в сравнении с их комнатными аналогоми, температуры, поэтому они обладают в 3-5 раз большей мощностью. Так как стены в помещении бань преимущественно выполнены из древесины, обладающей невысокой теплопроводностью, единственным способом эффективного прогрева воздуха в помещении является конвекция. Для генерации конвекционных потоков воздуха банную печь оборудуют экраном из кирпича. Подобный экран сооружают на песчано-цементом растворе, кладка производится в полкирпича.

Экранирование печей для садового домика

Чаще всего, садовые домики не отличаются значительным объемом внутренних помещений, поэтому нет необходимости греть их интенсивно. При этом, чтобы печь не могла стать источником ожогов ее обитателей, устройство нужно экранировать. В качестве экрана садового домика рекомендуется использовать металлическую конструкцию, которая будет являться емкостью для подогрева воды. Преимущества подобного подхода очевидны – печь эффективно прогревает внутреннее помещение, а металлический экран вокруг нее подогревает воду для бытовых нужд.

Печи-калориферы

Печи-конвекторы стали продолжением попыток усовершенствования экрана-конвектора. Калориферы проектируют таким образом, чтобы значительная часть генерируемой ими тепловой энергии распределялась по объему обогреваемого помещения воздушными массами прогретого воздуха. С этой целью конвектор либо монтируют в экран обогревательного устройства, либо помещают непосредственно в его топку.

Наиболее известной печью-конвектором является буллер или печь булерьян. Булерьян является печью длительного горения с использованием в качестве основного топлива древесины. Необходимо отметить, что создатели буллера потрудились на славу, они создали надежное устройство обогрева, мощность которого может регулироваться в достаточно широком диапазоне.

В топку округлой формы встроен конвектор на основе труб, обеспечивающий наличие в помещении мощных конвекционных потоков. Температура корпуса печи и температура нагретого воздуха, исходящего из конвектора, не превышает 70°С.

Одна загрузка топливом позволяет буллеру генерировать тепловую энергию на протяжении 8-12 часов. КПД булерьяна достигает 60%. Если буллер окружить экраном, можно добиться повышения КПД до 66-67%. При этом экран не разогреется выше температуры 55°С. Внутри подобной печи температура не превышает 600°С, поэтому для ее самостоятельного изготовления можно использовать обычные марки стали.

Высокая эффективность буллера обусловлена точными расчетами при его проектировании. В буллере очень точно поддерживается баланс тепла и воздуха. Если домашний мастер не является специалистом в области теплотехники, вряд ли он сможет самостоятельно рассчитать необходимые параметры обогревательного устройства при попытке его самостоятельного изготовления.

Как правило, буллеры используют для обогрева производственных помещений, в которых требуется поддерживать равномерный прогрев по всему объему отапливаемого помещения. К категории подобных помещений относятся оранжереи, теплицы, питомники для животных и т.п.

Воздушное отопление

Воздушное отопление способно проявить свои наилучшие качества только в строениях малой этажности. Опытным путем доказано, что более высокая этажность здания снижает эффективность воздушного отопления. В подобной ситуации для домашних мастеров, проживающих в одно- и двухэтажных частных домах существует масса возможностей для экспериментирования и реализации своих самых смелых творческих разработок.

Самоделки медленного горения

Как известно, конструкция буржуйки и подобных ей печей не содержит в своем составе комплектующих, небрежное или грубое изготовление которых повлечет за собой неудовлетворительную работу устройства в дальнейшем. Здесь все просто. А вот при попытке изготовления буллера своими руками необходимо избежать ошибок, так как любая из них сделает печь либо малоэффективной, либо опасной в эксплуатации. Рассмотрим подробнее устройство печей медленного горения. На рисунке ниже представлены эскизы двух наиболее популярных печей и одной перспективной конструкции.

В позиции «А» отображена печь под названием «бубафоня». Эта конструкция является копией котла латвийского производства Stropuva. «Бубафоня» является печью с закрытой зоной тления, что позволяет достичь значения КПД около70%, а при использовании газовой рубашки увеличить этот показатель до 75%. Высокого значения коэффициента полезного действия удалось добиться в результате дополнительного сжигания пиролизных газов под гнетом, расположенным в центре зоны горения. При попытке самостоятельного изготовления печи подобной конструкции, гнет следует выполнять либо из специальной стали, либо из стали толщиной не менее 8-12 мм.

В качестве топлива для «бубафони» можно использовать древесные стружки, опилки, а также сухой мелкий горючий мусор. Использование для топки печи угля или дров снижает КПД печи. Мощность обогревательного устройства составляет 0,3 кВт при сгорании 1 дм³ топлива. Для того чтобы сжигать в топке «бубафони» качественное высокоэнергетическое топливо, ее конструкцию необходимо переделать. В частности, расположенный в следует оборудовать профилированными изогнутыми лопастями. Данное усовершенствование позволит догружать печь топливом во время горения без риска пропадания горения и необходимости повторного розжига.

В позициях «Б1» — «Б3» отображены эскизы популярной печи открытого горения под названием «Слобожанка». Конструкция данного обогревательного устройства очень проста, На функциональности печи абсолютно не сказываются ее размеры. Работает печь как на дровах и угле, так и на любом горючем мусоре. Печь отличается неплохими эксплуатационными характеристиками, однако, «Слобожанка» не способна составить достойную конкуренцию «бубафоне» в виду наличия следующих обстоятельств:

• совершать догрузку топлива в ходе работы печи не только невозможно, но и опасно;
• открытое горение не позволяет добиться высокой тепловой мощности, которая характерна для печей, обладающих закрытой зоной горения;
• очень быстрое прогорание корпуса воздухораспределительной шахты при интенсивной работе печи обусловлено тем, что для его создания использован обычный металл толщиной 6 мм.

Чтобы увеличить продолжительность срока эксплуатации и добиться большей удельной мощности «Слобожанки» при изготовлении ее жарового корпуса следует использовать спецсталь. Также необходимо сделать несколько воздухораспределителей в стенах корпуса (развертка отображена в позиции «Б2»). В этом случае потребуется окружить конструкцию воздушной рубашкой с перегородками, а поддувало сделать кольцевым (позиция «Б3»). Промышленная реализация подобных доработок связана с невысокой рентабельностью, а самостоятельная реализация в условиях домашней мастерской слишком сложна. По этой причине печи «Слобожанка» производят небольшие фирмы-производители весьма мелкими партиями. Как правило, печи этой разновидности используют в южных регионах для эпизодического прогрева подсобных помещений.

В позиции «В» рисунка отображен , которая массово производилась военной промышленностью Советского Союза. Устройство предназначалось для обогрева казарменных помещений небольших отдаленных гарнизонов. Данное обогревательное устройство обладает высокой мощностью. Печь, имеющая размер традиционной бочки для топлива, способна эффективно прогреть помещение площадью 150 м², с высотой потолка около 4 м. Печь подобной конструкции можно топить любым топливом, начиная от антрацита, заканчивая бытовыми горючими отходами. Догрузку топлива можно осуществлять в любой момент.

В настоящее время данная печь не пользуется широкой популярностью. К числу вероятных причин отсутствия востребованности можно отнести малопривлекательный внешний вид и очень крупные габариты устройства. В состав штатной комплектации этой печи входили три дополнительные секции, состоящие из двух газовоздушных регистров, каждый из которых представляет собой обребренный пучок пяти двухдюймовых труб. Попытки изменить конструкцию дымохода наподобие того, который характерен для буржуйки, ни к чему хорошему не привели. Боров слишком сильно раскалялся, а из под крышки возникали неконтролируемые выбросы газа.

Строительство печи Кузнецова своими руками

Последовательность действий следующая:

Сначала изучают план помещения, где планируется установка отопительного прибора. В том случае, когда дом не возведен, необходимо обеспечить равномерный обогрев всех комнат. В готовое здание встраивать теплоагрегат нежелательно, но при необходимости можно

Но при этом следует принять во внимание расположение несущих конструкций и балок при обустройстве дымохода. Затем подготавливают фундамент для отопительного устройства. Его создают из бетона, при этом ширина должна на 10 сантиметров превышать размер прибора

Желательно проектировать фундамент под печь на стадии планирования дома.

Виды

По назначению и конструктивным особенностям «кузнецовки» можно разделить на несколько видов:

• Отопительные. Устройства предназначены для эффективного и безопасного обогрева помещений.
• Варочные. Используются для приготовления еды. Сюда относятся печи для выпечки хлеба и хлебобулочных изделий.
• Банные. Печь Кузнецова для бани разработана для одновременного обогрева основных банных помещений. Такие устройства обладают высокой теплоотдачей при минимальном потреблении топлива.
• Уличные. Печной комплекс, состоящий из гриля или барбекю, для приготовления еды на открытом воздухе.
• Каминные. Оборудование используется в качестве декоративного элемента интерьера или дополнительного варианта обогрева. Некоторые печи-камины оснащаются специальными лежаками для приятного проведения досуга.

Наиболее востребованными являются комплексные устройства, которые отличаются своей многозадачностью. Ярким примером является отопительно-варочная печь Кузнецова, которая предназначается как для обогрева жилых помещений, так и для приготовления еды.

Несмотря на свои функциональные особенности, все печки работают по одному принципу – эффективное распределение нагретых газов в колпаке на отдельные потоки.

Примечательно, что печные колпаки могут оснащаться дополнительным оборудованием – электрическими нагревателями, баками для горячего водоснабжения, паровыми генераторами, духовым шкафом и плитой.

Грамотно спроектированная и возведенная банная печь Кузнецова обеспечит надежное отопление во всех функциональных помещениях: парной, моечной, предбаннике, комнате отдыха. Кроме того, она позволит быстро подогреть воду, саккумулировать горячий пар и очистить воздух.

Принцип действия колпаковых печей Кузнецова: порядовка

Принцип работы печей Кузнецова не сложен. При строительстве печи необходимо все работы производить согласно чертежам, схемам и конечно пользоваться порядовками.

Все колпаковые печи Кузнецова работают по принципу, предполагающему разделения продуктов горения. Принцип этот заключается в том, что газ, образующийся в результате сгорания топлива, разделяется на два потока: холодный и горячий. Движение газов внутри конструкции печи очень грамотно продумано. Горячий воздух задерживается в печи и долго хранит тепло. Холодный же воздух быстро улетает в дымоход, по специально сделанному углублению. Печь, действующая по этому принципу, называется колпаковая (купольная). Внутри такой печи очаг объединён с нижней её частью и образовывает что-то вроде колпака. Он то и выступает разделителем газов на два потока. Поток горячего воздуха поднимается и задерживается в колпаке, таким образом происходит концентрация тепла.

Достоинства печей Кузнецова:

• Экономичность;
• Длительное сохранение тепла;
• Небольшое сажообразование;
• Нет необходимости частых чисток;
• Возможен выбор разных форм и дизайна.

Высокий показатель КПД (95%) печей Кузнецова – результат принципиально новой разработки и конструктивных особенностей. Для сравнения традиционная русская печка имеет КПД 25-40%. Если у печей Кузнецова есть недостатки, то их немного, и они теряются на фоне достоинств.

Принцип работы печи

Поддерживаем тепло в доме в соответствии с погодой, печь удобно топить вечером 2-3 часа. Каждая закладка дров – 3-5 поленьев длиной 33 см ограничивается размерами топливника в плане – 38×38 см. При каждой топке сжигаем 12-17 поленьев, за сезон 4 куб.м с учетом бани и печи сжигания мусора.

Основная часть тепла аккумулируется в колпаке, позволяющем круглосуточно сушить мокрые полотенца, промокшую одежду. Перекидной рукав позволяет погреть спину, быстро снять усталость. Печь работает следующим образом: продукты горения (дым) делают 4 поворота:

Схема движения (поворотов) дыма помечена цифрами в кружочках.

1-й поворот – на угол 90 градусов из топливника в колпак;2-ой поворот – в колпаке дым разделяется на два потока и каждый огибает угол 180 градусов по дуге колпака;3-й – на угол 90 градусов – правый поток дыма из колпака попадает в перекидной рукав (короткий путь), а левый поток, пройдя под колпаком (длинный путь), тоже оказывается в перекидном рукаве;4-й – на угол 90 градусов из перекидного рукава в трубу.

Движение дыма в каждом элементе печи разное, и особенно это проявляется в перекидном рукаве, в его дымоходе, который по площади (25×25 см) в два раза превышает предшествующий дымоход колпака. Попав в перекидной рукав, дым там «отдыхает» – падает его давление, скорость, температура и он не торопится входить в трубу – делать последний поворот.

Поэтому в перекидном рукаве имеется трамплин, но и это еще не все. Устойчивая тяга трубы создается нагретым ее основанием и стенками дымохода. Заканчивая прогрев трубы, оставляем в ее основании раскаленные угли, закрываем дверцу мини-камина. Теперь (после длительного простоя) можно растапливать печь.

Высокий КПД печи обусловлен системой дымоходов, размещенных в колпаке. Дымоходы колпака прогреваются с двух сторон, поэтому нагреваются сильнее наружной кладки колпака. При остывании печи колпак дольше иных элементов хранит тепло, т.к. подогревается изнутри кладкой кирпичей внутренних дымоходов. За такое достоинство, как и за лежанку, полагается плата в виде занимаемой на полу площади.

Колпаковая печь занимает 16% площади комнаты (18 кв.м).

Зольник печи, благодаря большой высоте (25 см), позволяет удалять золу в течение месяца 1-2 раза, ее объем (8 л) удобно накапливать или сразу удобрить деревья и кустарники.

Когда печь выходит на нормальный режим работы, то дым из трубы вообще не виден или едва заметен. Иногда для малого прогрева комнаты пользуемся только микрокамином.

За период эксплуатации (14 сезонов) выявлены такие моменты в растопке:

• самое надежное – расколоть на прутики сухое полено из осины годичной и большей давности;
• при отсутствии сухих дров делаем то же самое с влажными дровами и утром складываем их колодцем в прогретую печь. За день топливник высушит содержимое, вечером будет растопка от одной спички;
• лучше газеты для поджога дров подходит береста – верхний тонкий слой кары, даже влажной березы;
• идеально для быстрой растопки подходят щепки сухой осины, ведь не зря из неё изготавливают спички.

Рекомендации для самостоятельного возведения

Решив возвести печь по одной из порядовок Кузнецова своими руками, приготовьтесь к тщательной и скрупулезной работе. На схемах вы найдете графическое изображение каждого ряда, однако перед началом кладки необходимо познакомиться с особенностями техники, в частности:

• выбором и предварительной обработкой кирпича;
• покупкой металлических деталей (плит, заслонок, дверок, задвижек);
• определением наиболее подходящего места;
• подготовкой основания и фундамента;
• возможностью оборудования дымохода и др.

Лучшим материалом для внутренней кладки «кузнецовок» признан шамотный огнеупорный кирпич (Ш-5, ШБ-8), для внешнего оформления – керамика (М-150). Для усиления кирпичных стен используют металлические элементы (арматуру, проволоку). Чтобы печь функционировала с максимальной теплоотдачей, опытные мастера оттачивают не только свои умения, но и каждый кирпичик – в буквальном смысле. Они шлифуют каждую деталь, именно поэтому проекты, выполненные профессионалами, выглядят безупречно.

Кладка из шамотного кирпича

Имея на руках авторскую порядовку, рекомендуем не экспериментировать, а соблюдать обозначенный порядок. Отхождения от схемы не гарантируют полноценной теплоотдачи.

Кладка кирпича

У классической печки отопительный топливник находится снизу, поэтому конструкция прогревается более качественно. К тому же такое устройство практически не оставляет после себя сажи. Для строительства колпаковой печи своими руками понадобится:

• полнотелый и шамотный кирпич;
• колосник;
• стальная пластина;
• дрель с насадками;
• смесь глины и навоза.

Смотреть так же: как сделать раствор для кладки кирпича.
Кладка кирпича производится на абсолютно чистом фундаменте. Поэтому стоит заранее очистить пол, а уже на него уложить теплоотражающую фольгу, что позволяет отражать поток тепла, который направлен вниз, в таком случае печь защищена от теплопотери. Подготовленная фольга должна быть немного шире основания. После того как конструкция будет готова, края бумаги можно будет отрезать.

Все дальнейшие действия выполняются строго по схеме:

1. В первом ряду кирпич укладывается равномерно, боковые стенки лучше выстроить ложковым способом, то есть двигаться справа налево. В итоге на задней и передней сторонах должно получиться по четыре кирпича, справа всего два, а слева — три.
2. На следующем уровне устанавливается поддувало и окно, через которое можно будет чистить одноколпаковую печку. Нужно отметить, что окошко можно оборудовать в любом месте, единственное условие — оно должно быть ниже топочной камеры. Следующий ряд укладывается аналогично этому.
3. На этом этапе требуется уменьшить отверстие, куда будут попадать отходы сжигания. Его ширина должна быть примерно в половину кирпича. А также делают перегородку, которая ведет в верхний отсек, она должна располагаться в дальнем углу от топки-духовки.
4. Работа продолжается, но края разъема для сброса необходимо отделать шамотным кирпичом, а сверху установить колосник. Следующий ряд укладывается по той же схеме.
5. В седьмом ряду нужно вывести из топочной трубы дымоход, ширина которого составляет ½ кирпича, притом он должен выходить в смежный воздушный отсек. Таким же способом выкладывают и следующий уровень.
6. Теперь нужно накрыть топку полнотелым кирпичом, а вот внутреннюю часть обкладывают шамотным. В 10 и 11 ряду всё остается без изменений.
7. На этом уровне нужно выложить обрешетку, для этого нужно взять огнеупорный кирпич, кладка проводится в ½ единицы. По такой же схеме укладывается и 13 ряд.
8. На следующем уровне перекрывают движение дыма при помощи стальной пластины, а вот для перекладины дымосборника используют уже кирпичи. В итоге должен образоваться единый канал, который оставался во время кладки в 4 ряду.

Первый уровень считается завершенным, теперь можно приступать к заключительным работам. Эта колпаковская печка состоит из 30 рядов, хотя их может быть как меньше, так и больше, главное — соблюдать порядовку.

В чем отличие

Главная особенность группы печек, изобретенных Кузнецовым — отсутствие протяженных дымовых каналов с множеством поворотов и изгибов. Чтобы максимально использовать тепло от сжигания топлива, в канальных печках предусмотрена система ходов, по мере продвижения по которым горячий дым нагревает кирпичи. При этом печь нагревается на разных уровнях неравномерно, что может привести к растрескиванию кладки. Кроме того, возникает необходимость в регулярной чистке узких мест и поворотов.

Печки Кузнецова для дома и бани лишены этого недостатка. В них горячие газы из топки поступают в так называемый колпак — внутреннее пространство, сверху ограниченное перекрытием, а снизу имеющее выход. Нагретый дым поднимается в самый верх колпака, где задерживаются до тех пор, пока не начнут остывать. По мере охлаждения они по стенкам колпака постепенно опускаются вниз, а их место занимает новая порция дыма.

Остывший дым через канал выходит в дымоход или в еще один колпак в зависимости от конструкции и назначения печи. Постепенно, по мере прохождения через каскады колпаков, дымовые газы остывают до температуры 120-150 градусов. Температура газов на одном уровне каждого колпака одинакова, что позволяет избежать неравномерного расширения кирпича.

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.

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.

Конструкция и принцип работы

Конструкция колпаковой печи

Печка с колпаком была разработана инженером Игорем Кузнецовым в начале 60-х годов прошлого столетия. Впоследствии российский металлург Леонид Котляр усовершенствовал конструкцию так, чтобы она сохраняла тепло до 19 часов. Особенность «кузнецовки» в том, что нагретый воздух не уходит из трубы, а сбирается под колпаком. Потихоньку он остывает, и вытесняется поднимающимися горячими потоками. В экономии тепла и заключается выгодное отличие колпаковой печи используемой для отопления дома от канальной, где горячий воздух под воздействием тяги беспрепятственно уходит на улицу.

Конструкция двухметровой высоты с основанием 1м*1м может достигать тепловой мощности в 3,5–4,5 кВт. Достаточно такой колпаковой печи для отопления дома в 50 квадратных метров в умеренной климатической зоне, если топить ее дважды в сутки.

Изобретатель усовершенствовал конструкцию, добавив еще один колпак. В двухколпаковой отопительной печи Кузнецова первый накрывающий элемент связан с топочным отсеком и разделяет холодный и нагретый потоки. Второй колпак располагается в верхней печной части, задерживая горячий воздух, который до того как попасть в дымоход, долго отдает кирпичам тепло.

Двухколпаковая печь экономнее расходует топливо и обычно снабжена варочной поверхностью. Это позволяет готовить вкусные блюда без расхода электричества или газа. В конструкции печки уже предусмотрена вытяжка – нет необходимости монтировать дополнительную вентиляционную систему.

Особенности конструкции

Печи Кузнецова – это колпаковые конструкции. От традиционных русских печных моделей они отличаются тем, что внутри них бывают установлены колпаки. Их может быть несколько, и они могут располагаться в различном порядке. Но в любом случае между ними бывает пространство, по которому газы могут свободно перемещаться.

Как это работает

Разработанный Кузнецовым метод возведения печей стал инновацией в строительной сфере. Дело в том, что в традиционных печных конструкциях обогрев происходил посредством тяги в каналах. Это приводило к неравномерному распределению тепла в печи и возникновению трещин в ее стенках.

В кузнецовских моделях газы движутся свободно. Поскольку конструкции состоят из колпаков, располагающихся друг от друга на расстоянии 2–3 см, то гарантировано равномерное распределение тепла. Первый колпак объединен с топкой. По этой причине самые горячие газы поднимаются наверх. Какое-то время они держатся в верхней части конструкции. К тому времени, когда они остывают и спускаются, стенки печи бывают уже прогреты ими.

Затем процесс повторяется. Так происходит непрерывное и интенсивное обогревание конструкции, а, соответственно, и помещения. Но поскольку одного колпака для оптимального обогрева бывает недостаточно, большинство кузнецовских моделей оснащены двумя или тремя сводами. Принцип работы в них аналогичен одноколпаковому варианту.

Достоинства и недостатки

Равномерное распределение тепла следует относить к основному преимуществу данных конструкций. Однако плюсы применения кузнецовских моделей на этом не заканчиваются. К несомненным достоинствам колпаковых печей следует отнести следующие факторы.

1. Коэффициент полезного действия – 95 % (для сравнения: в традиционных русских печах он составляет 25 %).
2. Больше места для установки стального нагревательного элемента.
3. В процессе обогрева не выделяются сажа и дым.
4. Чистить кузнецовские печи следует во много крат реже, нежели традиционные конструкции.
5. Возведение данных моделей в финансовом отношении обойдется намного дешевле, нежели построение русской печи.
6. Конструкции Кузнецова прочны и устойчивы к образованию трещин.
7. Такие печи можно строить по индивидуальным размерам и формам.
8. Модели Кузнецова отличает эстетичный внешний вид, который к тому же можно видоизменять, применяя фантазию и различные дизайнерские решения.

Видимо, в силу всех вышеперечисленных качеств данные конструкции приобрели популярность еще в 60-х годах. А потом они только совершенствовались и на сегодня практически лишены недостатков. Тем более что позже Кузнецов трудился над разработками не один, а с группой единомышленников.

Виды печей Кузнецова

То разнообразие колпаковых печей, которое существует на сегодняшний день, можно классифицировать по различным факторам. Так, в зависимости от количества колпаков разработанные Кузнецовым модели делят на одноколпаковые, двухколпаковые и многоколпаковые.

https://vk.com/video_ext.php

По назначению данные модели делятся так

Помимо этого, есть еще печи специального назначения, также разработанные Кузнецовым.

Двухколпаковая печь

Наиболее распространенный вариант для качественного отопления частного дома — устройство Кузнецова с двумя колпаками.

Его КПД значительно выше за счет более длительного удержания горячего воздуха.

Колпаки из термостойкого кирпича располагаются один над другим с небольшим смещением — вытесняемый из первого колпака воздух сразу попадает во второй, из которого уже уходит в вытяжную трубу.

Размер такой печки имеет прямую зависимость от площади дома, возможна даже постройка с внутренним объемом до 5 куб. м. Топливник обычно занимает всю площадь основания, это помогает увеличить мощность нагрева воздуха в печи.

d79996939d6d9526a6f20a7cb2b08264.jpe

Справка. В конструкции двухколпаковой печи часто устанавливают специальные задвижки, позволяющие изолировать второй колпак и снизить теплоотдачу устройства. Это необходимо в более теплое время года, когда уже не требуется большой мощности обогрева.

При использовании задвижек горячий воздух из первого колпака направляется прямо в дымоход.

Стальные печи

Самым популярным материалом для изготовления металлических печей является обычная сталь. Данный материал без проблем выдерживает стабильную температуру до 400 градусов, а при кратковременных растопках эта величина может достигать 600 градусов. Толщина стали обычно начинается от 4 мм, но нужно учитывать высокую скорость прогорания металла при высокой температуре – т.е. для холодных регионов такой вариант нецелесообразен.

Впрочем, существуют печки длительного горения, корпус которых попросту не подвергается длительному высокотемпературному нагреву. Теплоотдача при этом сохраняется на должном уровне за счет теплоаккумуляторов, изготовленных из более прочных материалов. Такая железная печка на дровах вполне подойдет для отопления больших домов, расположенных в регионах с суровым климатом.

Каминопечь Кузнецова: порядовка

Каминопечь Кузнецова – это большой накопитель тепла. Кирпичная конструкция, похожая на камин, и тёплая как печь. За счёт своей массы каминопечь обогревает помещение уникальным способом.

Строительство каминопечей сложное дело, но при желании всё можно сделать своими силами. Начинать такой сложный процесс нужно обязательно имея под рукой порядовки. Каминопечь Кузнецова имеет массу достоинств.

Преимущества каминопечей:

• Красота и изящество каменной кладки;
• Эффективность кирпичного нагревателя;
• Незначительный выброс окиси углерода и сажи;
• Длительная поддержка комфортной температуры в доме;
• Экономичность.

Некоторые любители каминов делают их похожими на произведения искусства, украшая их решётками и элементами декора, воспользовавшись услугами кузнеца. Приятное ощущение лучистого тепла, можно почувствовать на себе, если оборудовать свой загородный дом или дачу такой каминопечью.

Достоинства купольных печей

Этот принцип использован во множестве печей различного назначения. Колпаков может быть несколько, они могут иметь симметричное или несимметричное строение, располагаться рядом (горизонтально) или один над другим (часто используют этот вариант для экономии места). Такая особенность дает возможность проектировать печи любого вида и конфигурации, под любые помещения и условия. При этом характеристики остаются высокими: КПД выше 80% для купольных печей Кузнецова почти норма.

Во второй колпак можно устанавливать любые устройства: варочную поверхность, теплообменник, каменку, водогрейный бак, хлебную печь и т.д. Модификаций много и все объединяет одно: высокая эффективность, экономичность, равномерное прогревание. Причем при вертикальном расположении колпаков низ греется более интенсивно, чем верх. Так что в помещении с такой печью находится комфортно.

Нужно отметить, что кирпича для строительства такой печи требуется намного меньше: больше пустого места внутри. Потому и печь прогревается быстрее. Но, что характерно, она не остывает быстрее. Происходит все с точностью до «наоборот»: купольные печи Кузнецова дают гораздо меньшие суточные колебания температуры, чем более массивные аналоги с большим количеством каналов. А все потому, что в колпаках остается самая горячая часть газов, а вниз оседает и отводится из печи самая холодная. Остывает печь, таким образом, медленнее.

Из-за того, что отсутствуют или почти отсутствуют узкие каналы, колпаковая печь имеет меньшее сопротивление воздушному потоку, так что дымоходы имеют меньшую длину. Потому и строить ее проще, и фундамент нужен не такой массивный, хотя нужен обязательно.

После растопки и выхода на рабочий режим регулировать работу печи со свободным движением газов не нужно. Процесс получается саморегулирующийся. Если топливо разгорается очень сильно, количество горячих газов верху увеличивается и выжимает более холодные во второй колпак. А более холодные — это в том числе и поступающий из поддувала воздух. При недостатке воздуха пламя притухает, горячих газов становится меньше, они поднимаются выше вверх и снизу поступает большее количество воздуха. Горение снова активизируется. Потому задвижки в двухколпаковых печах Кузнецова хоть и есть, но используются они крайне редко, преимущественно для нестандартных режимов.

Автоматическая регуляция процесса горения приводит к практически полному сгоранию любого топлива. То есть такая печь всеядна и не особо требовательна к кондициям топлива. При использовании влажного топлива она дольше выходит на нормальный режим, но затем процесс стабилизируется и образовавшаяся сажа выгорает. Это, кстати, еще один плюс купольных печей: чистить их нужно очень редко, так как и золы остается мало, и сажа сгорает.

Строим фундамент для печи: универсальная инструкция

Независимо от модели печи, она нуждается в надежном и прочном основании. Этот фундамент подойдет как для шведки, так и для двухколпаковой модели.

Последовательность обустройства опоры следующая.

Роем котлован глубиной около полуметра.

Котлован под фундамент

Второй шаг

Утрамбовываем дно ямы и засыпаем ее 15-20-сантиметровым слоем песка. Поливаем песок водой и тщательно утрамбовываем.

Пятый шаг

Готовим раствор из части цемента, пяти частей щебенки, трех частей речного просеянного песка и воды. Заливаем таким раствором примерно половину свободного горизонтального пространства котлована. Даем заливке просохнуть.

Шестой шаг

Готовим раствор из части цемента и трех частей песка. Заливаем смесью оставшееся пространство ямы. Верхнюю часть заливки тщательно разравниваем при помощи правила.

Залитый фундамент под кладку кирпичной печки

Необходимые материалы

Перед началом строительства, необходимо купить все требуемые материалы и подготовить необходимые инструменты, что бы ни приостанавливать постройку.

Материалы для строительства печи:

• огнеупорный кирпич – для строительства топки;
• мастика огнеупорная – для топки;
• керамический кирпич (марка минимум м150);
• цемент, песок и глина – для создания основания и кирпичной кладки;
• деревянный материал – для опалубки;
• бруски из дерева 50х50 – устанавливаются по углам для ровной кладки;
• металлические уголки, арматура, проволока, пластины;
• специальная фольга на основание;

Инструменты для строительства “Кузнецовки”:

• дрель с венчиком для замешивания раствора;
• лопата совковая и штыковая;
• мастерок;
• большая или маленькая болгарка;
• большой строительный уровень;
• рулетка;
• молоток каменщика;
• ёмкость для раствора;
• пила (ручная или электропила).

Так будет выглядеть минимальный набор инструмента, без которого не удастся добиться нужного результата.

Виды конструкций с духовым шкафом

Печь Кузнецова

Устанавливается в помещениях с минимальными возможностями в плане площади, при этом дизайн и оформление подбирается в индивидуальном порядке. Особенностью печной системы этого типа является высокий показатель КПД, который для подобных устройств составляет более 80% одновременно с незначительным количеством образованной в процессе работы сажи. Конструкция подходит для размещения в любом участке помещения, предусматривается возможность на размещение сразу нескольких подобных печей. Для топки подходит любой вариант твердого топлива.

Устройство Быкова

Толстостенная конструкция имеет простую схему закладки и прямоугольную форму. Подобный вариант печи предусматривает размещение устройства в 2-х комнатах одновременно. Тем не менее конструкция Быкова в своем строении имеет существенные отличия от колпаковых конструкций. Нижняя область включает 2 газовых канала: восходящий и нисходящий. Верхняя часть имеет форму сита, колпак которого разделяется 5-ю каналами.

Металл для печи

Нетрудно заметить, что физико-химические характеристики используемого для создания печи металла оказывают самое непосредственное влияние на качество работы и продолжительность срока службы обогревательного прибора. Поэтому, при покупке или же самостоятельном изготовлении печи на качество металла следует обращать самое серьезное внимание. Рассмотрим характеристики металлов, наиболее часто употребляемых для изготовления печей.

Алюминий и его сплавы

На страницах всемирной паутины нередко можно встретить описания процесса изготовления металлических печей на основе такого не совсем обычного исходного материала, которым является алюминиевый молочный бидон. Может быть, объем емкости и позволяет создать из него металлическую печь, однако не следует забывать о том, что алюминий обладает низкой, в сравнении со сталью, температурой плавления. Алюминий плавится при температуре 660°С. Для сгорания топлива на основе древесины необходима температура не менее 400°С. Для того чтобы продукты горения не содержали опасного для жизни человека угарного газа, температура в топке котла не должна быть ниже 600°С. Думаю, что все последующие объяснения излишни.

Обыкновенная сталь

Температурный предел прочности обыкновенной стали не превышает 400°С. Как правило, для изготовления печи используют стальной лист толщиной не менее 4 мм. Возможно, в условиях умеренного климата, при условии нечастого использования, печь на основе данного типа стали прослужит несколько лет. Однако, обычная сталь абсолютно не годится для создания печей, которые по условиям эксплуатации требуется топить ежедневно. В этом случае будет очень хорошо, если устройство обогрева прослужит хотя бы до окончания отопительного сезона.

Жаропрочные разновидности стали

Современная промышленность изготавливает печи с использованием жаропрочной стали толщиной 1,5-3 мм. Подобные обогревательные приборы отличаются незначительным собственным весом и продолжительным сроком эксплуатации – 20 и более лет. Печи промышленного изготовления на основе жаропрочных разновидностей стали обладают высоким КПД, численное значение которого превышает 80%.

Изготовленные в заводских условиях печи поступают в продажу с наличием сертификата МЧС, подтверждающего высокую пожаробезопасность устройства. Металлические печи промышленного изготовления просты в монтаже, все, что нужно пользователю, это установить устройство в выбранном месте и подключить к нему дымоход.

Чугун

По своим физическим характеристикам чугун отличается от стали. Чугун хрупок, он обладает не такой высокой, как сталь, теплопроводностью, однако теплоемкость чугуна гораздо выше стали. Печь на основе чугуна продолжает греть помещение по истечении 3-х часов по окончании горения топлива.

Для изготовления металлических печей используют чугун толщиной от 6 до 25 мм. Чугунные печи обладают весьма приличным собственным весом. Как правило, чугунные печи используют для обогрева небольших помещений. Малая теплопроводность чугуна не позволяет использовать печи на его основе в больших по объему помещениях.

Чугун не может «дышать», однако, его химическая устойчивость близка к аналогичному показателю керамики. Чугунные печи, в отличие от своих стальных аналогов, не боятся длительных перерывов в работе. Чаще всего, печи на основе чугуна используют для обогрева помещений теплиц, птичников, крольчатников и т.д.

Второе тепловая нагрузка

На голых принципах ничего не работает. Чтобы теоретически абсолютно правильная печка хорошо грела, сушила и варила, ее нужно также правильно выполнить в материале. Применительно к колпаковым печам (и особенно – к двухколпаковым) это значит, что тепловая нагрузка на материал должна быть высокой. Сделать колпаковую печь массивной, с толстыми стенками – все равно, что жечь костер в пещере. Чтобы почувствовать тепло, нужно сесть у самого огня, а уж копоти будет…

c309b8141378ec4433e1fa6a65105e41.jpe

Взгляните на рис. На нем – чертежи и порядовки некоторых печей Кузнецова: банной. отопительно-варочной. двухконтурного водогрейного котла и усовершенствованной русской с лежанкой. Не будучи опытным печником, видно, что материала на единицу выделяемой мощности (500 Вт*кв. м наружной поверхности) в печи Кузнецова идет в полтора-два раза меньше, чем в традиционных. Вообще, любая колпаковая печь «пустее» внутри равной по мощности канальной.

Порядовки некоторых печей Кузнецова

С одной стороны, это хорошо, кирпич-то с кладочным раствором денег стоят. Но с другой – требует тщательнейшей разработки и соблюдения технологии постройки (см. ниже). Тепловая нагрузка, от которой не шелохнется груда булыжника, тонкую кирпичную стенку разрушит уже при разгонной топке.

Для печей Кузнецова важна и строительная механика. Прочность стенки на глиняном растворе при уменьшении ее толщины падает гораздо быстрее, чем на цементно-песчаном. Поэтому фундамент под эти печи нужно выполнять особенно тщательно в точном соответствии с рекомендациями автора. Им же необходимо неукоснительно следовать при постройке.

Примечание: И. В. Кузнецов позволяет свободно копировать свои материалы для себя, для постройки, но возражает против переизданий. Однако картинки на рис. маленькие. Дилетант по ним ничего не соорудит, а мастер знает, где можно взять полноценные чертежи. Поэтому надеемся, что Игорь Викторович простит нам это небольшое заимствование ради пользы дела.

Особенности кладки: материалы и рекомендации

Для кладки корпуса и дымохода использовать рекомендовано обычный глиняный полнотелый кирпич. Марка М150 и выше, размер 250*120*65 мм. Рассчитать количество кирпича для печей Кузнецова несложно: нужно количество рядов выбранной вами модели умножить на 0,8. Этого количества хватит на кладку корпуса (с учетом боя и отбраковки). Для дымохода считать нужно отдельно. Схема расчета чуть другая: вы знаете сколько кирпичей на один ряд, умножаете на количество рядов (у каждого разное в зависимости от габаритов печи и высоты здания), добавляете 10% на бой и получаете искомое число.

Для шамотного ядра (если есть) рекомендован Ш-5 (230*114*40 мм) или ШБ-8 (250*123*65 мм). Его количество считается по схеме поштучно. Ядро в печах Кузнецова несвязное с корпусом, то есть, между ними нет общих точек соприкосновения. Между двумя параллельными стенками, корпуса и шамотного ядра, должна оставаться щель в 5-6 мм. Чтобы ее проще было выдержать, можно готовое ядро (обычно его кладут вначале) обернуть обычным упаковочным картоном соответствующей толщины. Вместо этого для лучшей теплоизоляции топки можно проложить теплоизолятор, базальтовый картон, например.

По высоте ряды кладки из керамического кирпича не совпадают с высотой рядов шамота. Их не нужно подгонять один под другой. Важно выдерживать вертикальность и горизонтальность, отслеживать угла, а также рекомендованную ширину шва. И тогда все будет так, как нужно. В реалии габариты керамических кирпичей отличаются от стандарта 250*120*65 мм. Если отклонения некритичные, откорректировать их можно швом. Потому и при расчетах печей и их высоты берут высоту кирпича со швом. Она должна быть 70 мм. Но делать шов более 7 мм нельзя, так что ищите кирпич подходящего качества и размера.

Сверху, в местах, где заканчивается кладка шамота, есть компенсационные зазоры, которые учитывают разные коэффициенты расширения материалов. Их соблюдать обязательно: расширение у шамотного кирпича больше, чем у керамического и если такого зазора не будет, ядро через некоторое время разобьет находящуюся сверху кладку из-за того, что расширяется сильнее.

Величину зазора нужно высчитывать по отметкам на порядовке. На чертежах нанесена метка высоты последнего ряда шамота. Высоту стенки из керамического кирпича считаете сами: кол-во рядов умножаете на высоту ряда со швом (70мм) и получаете искомую величину. Она должна быть больше высоты шамота на 10-15 мм. Вот этот зазор и является компенсационным и он должен присутствовать. Образовавшуюся пустоту закладывают каменной базальтовой ватой (не стекловатой, а той, которая имеет температуру использования выше 1200оС).

Если внутри есть столбики и внутренние стенки (толщина обычно в четверть), кирпич в них можно класть плашмя или на ребро. Разницы нет, делайте как удобнее. Есть места в чертежах, где в одном ряду находится кирпич, поставленный плашмя и на ребро. В этом случае его нужно погонять под размер (пилить).

В местах установки печного литья также есть нюансы. На чертежах над дверцей топки из-за особенностей программы изображен керамический кирпич, но ставить там нужно шамот на ребро. При перепаде высот, пустоты заполняются вырезанными пластинами из шамота. Между металлическими частями и кладкой остается зазор в 5 мм — снова-таки из-за разных температурных расширений. В этот зазор укладывают подходящий теплоизолятор (с температурой эксплуатации от 1200оС).

Теперь о растворе: для кладки корпуса (из керамического кирпича) используют глиняный или глиняно-песчаный раствор. Для кладки огнеупорного шамота используют покупные составы (огнеупорные мастики). Кузнецов перед кладкой мочить кирпич не рекомендует. Если и нужно это делать то только со вторичным сырьем. Сразу после завершения печь нужно просушить, даже в том случае, если сразу вводить ее в эксплуатацию не будете. Если этого не сделать, в последствии при нескольких первых топках будет присутствовать запах угара.

Как сделать кирпичные печи Кузнецова своими руками

В.И. Кузнецовым разработано большое количество проектов печей. Некоторые виды печей можно сделать своими руками. Для этого понадобятся порядовки печей и их чертежи.

Многие, зная о положительных отзывах о печках Кузнецова, а также в целях экономии средств, принимаются за их строительство самостоятельно. Всё конечно получится, но для этого нужно использовать соответствующие материалы и строго следовать порядовкам.

Материалы, используемые для строительства печи Кузнецова:

• Шамотный кирпич;
• Глиняный кирпич марки М150;
• Хорошего качества глина;
• Очищенный песок;
• Металлическая фурнитура.

Для возведения внутренней кладки используют шамотный кирпич. Согласно порядовке, можно рассчитать его количество. Для строительства наружной кладки используют глиняный кирпич, желательно марки М 150. Его количество также рассчитывается с помощью всё той же порядовки. Глину для раствора рекомендуется использовать только хорошего качества. Очищенного песка для кладки используется в два раза больше глины. Можно использовать глинопесчаные смеси, имеющиеся в продаже. На 500 кирпичей понадобится около 0,2 куб. м глинопесчаной смеси. Кроме этого понадобятся колосники, две дверки (поддувальная и топочная), два стальных уголка и пять метров проволоки. Книга Кузнецова «Строим печи и камины: практическое руководство» поможет построить вам нужную конструкцию. В ней представлены все типы и конструкции печей и каминов.

Виды печей

Для отопления теплиц существует несколько типов печей, различающихся по следующим параметрам:

• Принцип теплового излучения.
• Принцип распространения тепла.
• Основные элементы конструкции.
• Тип камеры сгорания топлива.
• Расположение и конструкция каналов подачи воздуха.
• Конвекционные рубашки.
• Дополнительные элементы. Как правило, они у каждого вида печи свои.

Печь для теплицы своими руками сделать несложно. При этом печь на опилках длительного горения сможет эффективно обогреть воздух в большой теплице.

В качестве топлива в печках для теплицы можно сжигать не только опилки, но и следующие виды топлива:

• Пеллеты.
• Гранулы из торфа.
• Обычные дрова.
• Масло и другие виды жидкого горючего.

Стоит отметить, что порядовка печей для отопления теплиц разного размера может существенно различаться. Поэтому перед началом работ рекомендуется тщательно ознакомиться с теоретическим материалом.

Галерея: колпаковые печи длительного горения (25 фото)

Печи Кузнецова устройство и принципы работы, преимущества, вариации, чертежи

Печи Кузнецова хорошо известны не только печникам – они обогревают множество домов в России и за ее пределами. И. В. Кузнецов работает над усовершенствованием печей с 1962 г. и собрал вокруг себя крепкий коллектив единомышленников. В активе команды – более полутораста разработок, охватывающих едва ли не весь диапазон бытовых печей, см. рис.

Некоторые из печей И. В. Кузнецова

Многие хотели бы сложить какую-то из печей Кузнецова своими руками, и эта статья – им в помощь. Но мы не собираемся раскрывать некие потаённые секреты «кузнецовок» – их просто нет. На сайте Игоря Викторовича stove.ru желающие бесплатно найдут огромный массив печной информации: от сведений по конструированию и строительству печей до подробных чертежей и рекомендаций по установке печи в доме и устройстве отмостки вокруг здания с печным отоплением. Не намерены мы также что-то в этой домашне-печной энциклопедии критиковать или поправлять: нам до И. В. Кузнецова по печному делу, мягко говоря, далековато.

Цель настоящей статьи – дать к своду сведений Кузнецова своего рода введение, позволяющее свободнее ориентироваться в исходном материале. Поясним на примере, зачем это нужно.

Допустим, я автомеханик-универсал с большим опытом и хочу передать его другим интересующимся. Автомобиль – штука сложная. Если я начну по ходу изложения отвлекаться, подробно объясняя, что как обкат и кастер (положим, читатели не совсем уж чайники, ездят-то теперь все) влияют на управляемость и путевую устойчивость машины, а диаграмма газораспределения – на расход топлива в зависимости от дорожных условий, и прочее в том же духе, я в конце концов запутаюсь до того, что сам перестану понимать, как работает автомобиль, на котором я езжу. Волей-неволей мне придется излагать материал пусть и «на пальцах», но по-профессиональному бегло.

Однако читать его будет тяжеловато даже таким же, как и я, специалистам, а у дилетанта вообще голова кругом пойдет. Поэтому мне в помощь понадобится некто, кого можно условно назвать «получайником». На самом деле он вовсе не чайник, может сам и подвеску отрегулировать, и толкатели клапанов выставить. Но в данном случае его задача – описать, как вся начинка машины собирается в одно целое, управляемое по принципу: «Рулем рулить, газом газовать, тормозом тормозить».

В автомобилестроении СССР подобная ситуация возникла в конце 50-х – начале 60-х, когда промышленность начала выпуск автомобилей для широкой продажи населению. Тогда вышел в свет супербстселлер того времени – «Как работает автомобиль». Под редакцией не кого иного, как самого главного конструктора легендарной «Победы» А. А. Липгарта.

Информация «от получайника» еще не позволит приступить к работе: она не дает глубоких знаний, которые позволят хотя бы интуитивно прикидывать по ходу дела нужные значения численных параметров. Но она по сути своей фундаментальна: владея ею, профессиональный текст читается уже с пониманием и быстрее. И, если где-то что-то в нем непонятно еще, это уже не вызывает потерянности и метаний, а просто отметку в уме: вот об этом нужно разузнать подробнее.

О печах и печном отоплении правительство пока никаких эпохальных постановлений не принимало. Но их роль в бытовой теплоэнергетике во времена дефицита энергоресурсов несомненна: уже отопительная печь с КПД 70% при массовом использовании даст экономию топлива в масштабе государства, т.к. в проекты новеньких теплоцентралей закладываются потери тепла в магистралях в 35%, и уменьшить их пока нет возможности. Так что с популяризацией печных знаний приходится выкручиваться самому, не будучи ни Липгартом, ни Кузнецовым. Что ж, попробуем.

Проекты печей для частного малоэтажного строительства

Создано уже около 150 проектов колпаковых печей, воплощённых в жизнь. Все они прошли испытание временем и успешно работают. Команда единомышленников Кузнецова продолжает разрабатывать новые варианты, совершенствуя действующие. На его сайте выложена полная информация с детальным описанием и рекомендациями по изготовлению печей.

Модели проиндексированы и записаны аббревиатурой. Например, ОВИК обозначает «отопительно-варочная печь Игоря Кузнецова». ОИК — просто «отопительная» и т.д. Каждый проект сопровождается пошаговой инструкцией и наглядной порядовкой, выполненной в программе «AutoCAD»

Комбинированная модель печи с камином: расположение камина на печи выбирается, исходя из планировки комнаты — боковой камин, задний камин и боковой с лежанкой

Заниматься расчётами и вычислениями не нужно: на сайте даны точные замеры и описания готовых проектов. При необходимости можно связаться с Кузнецовым и обсудить условия проектирования с постановкой конкретной задачи.

Вертикально расположенные колпаки позволяют выстроить узкую печь, если помещение совсем маленького размера

Печь можно устанавливать в любой дом: новостройку или в уже построенный. Но строительство в готовом доме обойдётся дороже, так как придётся частично разбирать крышу для вывода дымохода. Работы лучше запланировать на тёплое время. Чтобы правильно выбрать место для установки печки, следует помнить о том, что чем ближе она расположена к центру помещения, тем равномернее будет обогрев. В то же время печь располагают ближе к входной двери — удобнее заносить топливо.

Видео: постройка печи Кузнецова с водяным котлом

С наибольшей отдачей тепла работает купольная печь округлой формы. Но если речь идёт о небольшом помещении и радиус окружности печи менее 2 м, возникают осложнения с установкой печного литья — дверок топки, очистных карманов и т.п. Металлические детали, рассчитанные на ровные плоскости, не ставят в полукруглые формы: появятся зазоры и щели, что недопустимо.

Схематичное изображение функционирования печи с горизонтальными разрезами-порядовками помогает лучше понять специфику выкладывания кирпичей

Опытный мастер с помощником выкладывает колпаковую печь за 2–3 недели (в зависимости от сложности модели). Процесс неспешный, требует большой аккуратности, подгонка всех деталей должна быть тщательной, с замерами. Новичку же потребуется больше времени, и к этому надо быть готовым до начала работ.

Еще о кругленьких

Круглые печи теоретически вообще имеют массу преимуществ, только в доме не очень-то удобны. Однако немал спрос и на компактные передвижные печи, и вот тут предельно высокий КПД круглых многоколпаковок может оказаться решающим фактором, ведь при уменьшении размеров печи ее КПД резко падает из-за закона квадрата-куба.

Такие печи, разумеется, пришлось бы делать из металла. Это решает проблему чистки, печку можно выполнить разборной. Но выбор металлов, подходящих по соотношению теплоемкости и теплопроводности, крайне ограничен. Из недорогих – только чугун, но он тяжел и хрупок.

Однако есть металлический материал полегче и попрочнее с подобными свойствами. Это – продукция порошковой металлургии. Применительно к ножам-ножницам «порошковая дрянь» вполне оправдано, но для печи, в которой ничего не работает на сдвиг, порошковые детали могут оказаться находкой.

Вторая проблема, о которой уже говорилось – жаростойкая футеровка на своде первого колпака. Если удастся решить и ее, то, возможно, труды и старания Игоря Викторовича Кузнецова дадут плоды более обширные и весомые, чем сейчас кажется.

Основные производители

Рассмотрим самых популярных производителей на современном рынке металлических печей.

Теплодар

Теплодар – модель «Вертикаль» (увеличенный режим длительного горения дает 8 часов обогрева без докладки топлива), «Печурка» оснащена варочной плитой со съемными кольцами, «Топ-модель» и «Матрица» могут исполнять роль камина из-за огнеупорного стекла в дверцах, откуда видно пламя. Модель «Т-80» может укомплектоваться дымоотводом.

Печки этого производителя рассчитаны на обогрев домов площадью 80-300 м3, а стоимость разбросана в пределах 10-25 тыс.руб.

Принцип действия печей с двумя колпаками

Секрет эффективности работы данной печи кроется в ее оригинальной конструкции, позволяющей накапливать и сберегать тепло в течение длительного времени. Чтобы понять принцип работы двухколпаковой печи, рассмотрим её конструктивную схему.

После растопки в зимнее время раскаленные дымовые газы поднимаются под свод нижнего колпака, передавая тепло окружающим стенкам и варочной панели. Но в камеру сгорания поступает новый воздух, процесс горения продолжается и выделение горячих продуктов сжигания продолжается, вытесняя под верхом колпака остывшие газы. Те, в свою очередь, опускаются и попадают в вертикальный канал, ведущий в верхний колпак, где двухколпаковая конструкция печи предусматривает повторение предыдущего процесса с выбросом газов наружу через дымоход.

Температура выходящих дымовых газов ниже любой другой печи с плитой, так как они интенсивно отдают свое тепло стенкам печки. По этой причине дымоходы источников тепла данной конструкции требуется защищать от разрушительного воздействия конденсата. После того как протапливание закончено, тепло еще долгое время сохраняется вверху обоих колпаков даже в том случае, если главная задвижка остается открытой. Холодный воздух, поступающий через поддувало, не может подняться под свод колпака и проходит в дымоход по пути, указанному на схеме синими стрелками.

Двухколпаковая варочная печь с плитой позволяет готовить пищу в летнее время благодаря дополнительной задвижке, открывание которой пропускает газы напрямую в дымоходную трубу. Если же задвижку открывать не полностью, то поток продуктов сжигания разделится на два, идущих по разным путям. Таким способом в осенне-весенний период можно регулировать интенсивность прогрева колпаков, то есть, тепловую мощность печки.

Как выбрать тип печи и организовать схему обогрева

Что представляет собой печь?

Прежде чем продолжать дальнейший разговор о печах, необходимо определиться с самим понятием. Итак, что такое печь? Несмотря на различные определения, присутствующие в разных источниках информации, будем считать, что печь – это устройство, предназначенное для выработки тепловой энергии и последующей ее передачи потребителям без использования теплоснабжающих коммуникаций.

Печи бытового предназначения

Печи бытового предназначения – это отопительно-варочные генераторы тепловой энергии. Основные схемы преобразования энергии сгорания топлива в тепловую представлены на рисунке.

Камерные печи

Слева на рисунке можно увидеть печь камерного типа. Подобные конструкции используются человеком с древнейших времен. В печи камерного типа исходящие от топки дымовые газы поступают в газовую камеру посредством естественной циркуляции, где завершается процесс их окончательного сгорания. Необходимый для горения топлива воздух также поступает в топку естественным способом. Попросту говоря, камерная печь представляет собой костер в пещере. Примером печи камерного типа является традиционная русская печь.

Канальные печи

В печи канальной конструкции (среднее изображение) догоревшие дымовые газы, проходя по каналам конструкции, отдают тепло стенам печи. Процесс догорания дымовых газов возможен только после того, как корпус печи прогреется до температуры 400°С, поэтому от печи подобного типа невозможно добиться высоких значений КПД.

Колпаковая печь

На правом изображении рисунка показана колпаковая печь. В устройстве подобного рода дымовые газы удерживаются под сводом колпака до тех пор, пока полностью не сгорят. В дальнейшем, остывающие дымовые газы спускаются вниз по стенам печи, отдавая имеющееся тепло. Колпаковая печь обладает коэффициентом полезного действия около 70%.

Печи на основе металла

Так как металл обладает высокой теплопроводностью и низкой теплоемкостью, его нельзя назвать эффективным накопителем тепловой энергии. Проще говоря, металл очень быстро нагревается и так же быстро остывает. Однако, построение грамотной конструкции печи на основе металла позволит создать условия более быстрого прогрева топки и камеры сгорания дымовых газов, что повысит КПД обогревательного устройства. На рисунке представлены схематические изображения современных металлических печей.

Камерная металлическая печь

Металлическая печь камерного типа представлена на рисунке позицией «А». Это не что иное, как знакомая всем буржуйка. Металлические камерные печи впервые на рынке появились в начале XIX столетия. В те далекие времена топливо стоило очень дешево, поэтому необыкновенно большой прожорливости этой печи никто не предавал значения. После революции 1917 года в стране имел место недостаток топливных ресурсов, что вызвало необходимость сделать камерную металлическую печь более экономной.

В результате доработки печь претерпела следующие изменения:

• в корпус печи была вмонтирована колосниковая решетка с дверцей и поддувалом, что позволяло регулировать мощность устройства в зависимости от погодных условий;
• высота дымохода уменьшилась до 2,5-3 м;
• печь оборудовали дымоходом диаметр, которого соответствовал соотношению: 7-9 мм/1 кВт тепловой мощности печи;
• отрезок дымохода протяженностью 1 м от корпуса печи разместили в вертикальном положении и укрыли слоем теплоизоляции;
• за вертикальным отрезком установили горизонтальную часть дымохода протяженностью около 2,5 м, который выходил в форточку окна помещения.

В результате подобной доработки коэффициент полезного действия камерной металлической печи был увеличен до 60%.

Канальная металлическая печь

В позиции «Б» рисунка отображена канальная металлическая печь. Как можно заметить, в ней отсутствует лабиринт газохода. Так как металл обладает высокой теплопроводностью, от прохождения дымовых газов по лабиринту нет абсолютно никакой пользы, поэтому в конструкции печи этого типа оставлено всего лишь одно горизонтально расположенное колено.

В сравнении с канальной печью из кирпича, ее металлический аналог характеризуется наличием следующих преимуществ:

1. Высокий КПД, численное значение которого составляет 70-80%.
2. Тепловая мощность печи по отношению к объему конструкции возросла в 2-3 раза.
3. Печь не критична к параметрам дымохода и величине тяги.
4. Печь работает как в режиме длительного, так и в режиме пламенного горения.
5. Обладающая высокой теплопроводностью металлическая перегородка между топкой и дожигателем, практически моментально обеспечивает в емкости последнего необходимую для вспышки не догоревших газов температуру.
6. Наличие раздельной подачи воздуха в камеру дожига и топку позволяет эксплуатировать печь с любым видом твердого топлива.
7. Мощность генерируемого потока тепловой энергии зависит не от количества загружаемого топлива, а от режима подачи воздуха.
8. Использование высококачественного угля или древесного топлива увеличит периодичность работ по очистке дымохода до 5 лет.

печи длительного горения

Металлические печи колпаковой конструкции не могут работать в режиме горения. Это обусловлено тем, что воздействие пламени приведет к быстрому прогоранию внутренней поверхности колпака. Поэтому печи подобной конструкции работают исключительно в режиме тления топливного материала. В результате, удалось увеличить время теплоотдачи обогревательного прибора до 60-72 часов при одной загрузке дровами и до 20-30 суток при одной загрузке углем. Схематическое изображение печи длительного горения отображено в позиции «В» рисунка.

Печь функционирует следующим образом. Загруженное топливо в ходе тления подвергается пиролизу (разложению твердой массы на горючие газообразные составляющие). Полученные в результате пиролиза газы сгорают в колпаке. При этом, КПД печи достигает 60%.

В качестве топлива для печей длительного горения может быть использовано любое твердое органическое топливо. Печи длительного горения обладают высокими экологическими характеристиками, так как в результате их работы в атмосферу выходит только углекислый газ и водяной пар.

Масляно-пиролизные печи

На позиции «Г» рисунка приведено схематическое отображение внутренней части масляно-пиролизной печи. В качестве топлива в данном обогревательном приборе используются отработанные автомобильные масла.

Процесс генерации тепловой энергии начинается с медленного горения масла в баке при подаче первичного воздуха. В ходе медленного горения масло испаряется, и его пары поступают в пиролизную колонну, где разлагаются на более легкие горючие фракции, при сгорании которых выделяется тепловая энергия.

Особенности печи Кузнецова

Поскольку главной целью разработок Кузнецова являлась эффективность и продуктивность (он работал над повышением значения КПД), для этого требовался принципиально новый и совершенный подход.

Из вышесказанного следует вывод: система свободного передвижения газов, созданная этим мастером, более естественна, она оптимизирует работу устройства и равномерный обогрев. Кроме этого минимизируется образование сажи.

Помимо этих преимуществ у печей Кузнецова имеются и другие положительные моменты:

• горение происходит без сажи и дыма;
• прогревание отличается большей равномерностью;
• лучшая отдача тепла;
• необходимость очистки меньше в десятки раз;
• экономичность;
• имеется больше места для размещения стального нагревательного элемента;
• низкий уровень теплопотерь;
• стойкость к появлению трещин;
• возможность менять форму и дизайн конструкции.

Устройство печи Кузнецова

В большинстве моделей, которые были придуманы ранее, горячие газы всегда двигались по каналам. Во время их движения конструкция нагревалась, а затем сама остывала. Это движение газов образовывала тяга. При этом корпус прогревался неравномерно, что в итоге приводило к трещинам. Теплообменник помещался в топку, потому что больше для него места не было. Там он напрямую контактировал с огнем и его срок службы быстро иссякал.

d929e2742175cf2fa25982de10eadaee.jpe

Кузнецов использовал для своей модели совсем другой принцип движения газа. Печь имеет колпаки, перевернутые вверх дном. Колпаки можно крепить друг над другом и связать между собой сухим швом, в результате чего по ним начинает проходить газ от одного колпака к другому. Именно из-за этого принципа работы печь Кузнецова еще называют колпаковой.

Совершенствовать свои конструкции И.В. Кузнецов начал в 1962 году, и вокруг него собралось большое количество единомышленников. Многие дачники также хотят создать печь Кузнецова своими руками. Скажем сразу, построить колпаковую печь Кузнецова своими руками можно, но вот многие потаенные секреты единомышленники мастера раскрывать не стали, а, может, их просто и нет.

Стоит отметить, что, благодаря принципу работы печи Кузнецова, есть возможность не только создать отдельное отопление в доме, но еще и получить подачу горячей воды. Для этого колпак с задней стороны необходимо оборудовать стальным теплообменом.

Преимущества колпаковой печи Кузнецова:

1. Дымные газы расслаиваются по всей конструкции одинаково после топочной камеры.
2. В одной постройке может быть не один, а несколько колпаков. Они помогут достичь больше тепла.
3. Колпак находится около топки и в него попадают все угарные газы. Поэтому зола, угарный газ и летучий углеводород, которые в других печах выходят через дымоход, в данном случае догорают под колпаком. Это позволит увеличить теплоотдачу и минимизировать выработку сажи.
4. С помощью своей конвекции все продукты, образующиеся в результате горения, не могут выбраться из печи, поэтому отдают ей свое тепло.
5. Теплообменник в этой постройке находится в колпаке или снаружи топочной камеры, поэтому он не влияет на температуру огня и не может снизить КПД.

Печи из жаропрочной стали для дома

Следующий материал, из которого могут создаваться металлические печи – жаропрочная сталь. Минимальная толщина металла в данном случае составляет 3 мм, что позволяет дополнительно снизить вес конструкции. КПД подобных устройств зачастую превышает 80%, а срок службы – 20 лет. Металлические печи из жаропрочной стали безопасны, эффективны и очень просты в монтаже – достаточно установить такую конструкцию на пол и подключить к дымоходу.

Опционально жаропрочные печи оснащаются варочной поверхностью и водонагревателем, что позволяет использовать их как на даче, так и в домах с круглогодичным проживанием. В отличие от стальных печей, устройства из жаропрочной стали имеют сложную конструкцию, поэтому такая железная печка для дачи своими руками не создается – гораздо проще будет приобрести и установить готовое устройство.