Колпаковая печь порядовка

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.

Принцип перемещения газов в колпаковых печах

Понять его можно на простейшем примере. В стакан, перевёрнутый вверх дном, снизу подаётся струя дыма. Она поднимается до донышка, а затем, остывая, стекает по стенкам стакана.

То есть наблюдается свободное движение газов под действием существующих физических законов. Именно в этом и заключается принципиальное отличие печей рассматриваемого типа от иных конструкций, где газы перемещаются принудительно, за счёт организации тяги.

Колпак становится своеобразным уловителем для горячих газов. Холодные, как более тяжёлые, опускаются вниз. Возникает турбулентность, способствующая более полному восприятию тепла стенками колпака.

В вариантах, доработанных Кузнецовым, благодаря использованию принципа свободного перемещения дымовых газов, их энергия не прогоняется многократно в потоке, пока не отдаст большую часть своего тепла телу печи. Она греет его сразу.

Простейшая принципиальная схема конструкции колпаковой печи.

Наиболее частым решением в современных отопительных устройствах подобного типа является двухколпаковая схема.

Алгоритм работы выглядит следующим образом. Воздух попадает в топливник через поддувало. В верхней части топки расположено хайло.

В одноколпаковых печах здесь формируется газовая вьюшка. Это происходит за счёт того, что нагретые газы, собравшиеся под колпаком, исключают «продувание» тяжёлым холодным воздухом данного объёма (сравните с пробкой, удерживающей воду в перевёрнутом стакане).

Если печь двухколпаковая, то тяга, возникающая во 2-ом колпаке, делает вьюшку неустойчивой. Ранее это было первоочередной причиной, из-за которой такие печи практически не строили.

При растопке печи в первую очередь горят наиболее лёгкие и активные фракции. На данном этапе процесс горения сопоставим с режимом пиролиза. Преимущество печей Кузнецова заключается в том, что они изначально сконструированы под этот режим. Газы, выделяющиеся в процессе пиролиза, дожигаются под сводом первого колпака. Фактически данное подсводное пространство играет роль дожигателя в печах пиролизного типа.

Процесс горения, происходящего под 1-ым колпаком, фактически является саморегулирующимся. Когда топливо в топочной камере разгорается интенсивнее, чем требуется, то:

• формирующаяся под ним газовая «подушка» дожигаемых газов расширяется в единственную, доступную для этого, сторону, вниз;
• это приводит к усложнению, идущего вниз, оттока холодных газов;
• уменьшение оттока ослабляет тягу;
• интенсивность горения падает.

При ослаблении горения происходит обратная реакция. На завершающем этапе топки, когда горение идёт в малоактивном режиме, либо на стадии дотлевания оставшихся углей, оба колпака переходят на режим работы теплоприёмников (аналогично канальным печам). Они просто добирают остатки тепла.

Но и на этом этапе преимущества колпаковых печей явно выражены. В канальных печах, в соответствии с законом Бернулли, большая часть данного тепла улетучивается в вытяжную трубу. А под колпаком практически всё оно уйдёт на нагрев стенок.

Если снаружи дует сильный ветер, то в печах канального типа процесс дожигания приходится прерывать, выгребая из топливника не догоревшее топливо и угли, после чего закрывать вьюшку. Иначе печь очень быстро остынет.

В печах колпакового типа подобная проблема отсутствует в принципе. Резко расширяющийся переход от дымохода к наружному колпаку исключает сквозняки в печи. Поэтому можно дожигать топливо полностью.

Вопрос устойчивости газовой вьюшки можно решить в 2-ухколпаковых печах, используя следующее техническое решение. Расстояние кольцевого зазора №1 (между внешней стенкой 1-го колпака и внутренней стенкой второго) должно быль больше аналогичного расстояния №2 (между внутренней стенкой 1-го колпака и топливником).

Идеальным вариантом печи рассматриваемой конструкции является изделие, круглое в поперечном  сечении (как в работах Грум-Гржимайло). Внешний корпус печи, в подобном случае, одновременно играет роль 2-го колпака. В нём также существует своя «зона дожигания», в которой идут термохимические реакции, располагающаяся под сводом такой печи.

Именно здесь происходит нейтрализация угарных газов, а также различных окислов азота. Последние возникают из-за существенных температур сгорания, превышающих этот показатель для канальных печей (пламенных). Поэтому в дымоход поступают только пары Н₂О и СО₂. Подобные печи изначально изготавливались из металла.

Их можно выложить и из кирпича. Однако в двухколпаковой кирпичной печи очень сложно, в техническом плане, обустроить дверки прочистные. Да и вопрос чистки тоже весьма проблематичен.

Данную проблему удалось обойти изменением подхода к размещению колпаков. Вместо принципа матрёшки используется каскадная последовательность. Колпак №2 монтируется над колпаком №1. А соединяющий их дымоход выполняется с тыльной части печи. Подобное размещение снижает КПД максимум на пару процентов.

При любом решении во 2-ой колпак прекрасно вписываются, при необходимости, регистры подготовки горячей воды. На КПД это не повлияет, так как основное тепло печь получает от 1-го колпака.

Возрастание стоимости топлива явилось дополнительным побуждающим мотивом для возрождения двухколпаковых версий печей. Регистры во втором котле не нарушают режима горения, а колпак 1, выложенный их кирпича с низким показателем теплопроводности, выступает прекрасным изолятором высокотемпературного каскада от теплопотерь паразитного типа.

Во 2-ой колпак газы поступают с температурами:

• достаточно низкими, что позволяет использовать теплообменники, изготовленные из обычных материалов, без учёта необходимости противодействия прогоранию, либо оседанию сажи;
• достаточно высокими для эффективного разогрева воды. При величине КПД = 80%, температура газов задаётся диапазоном (200-400)°С.

Достоинства рассматриваемой конструкции

Сравнение колпаковых печей с канальными позволяет отметить их значительную устойчивость к возможным деформационным нагрузкам. Изделие требует минимального времени для прогрева и сохраняет тепло очень долго, даже если заслонка приоткрыта.

Подобные печи характеризуются:

• длительными сроками эксплуатации;
• минимальными количествами сажи и копоти. Практически всё это сгорает до состояния золы;
• КПД подобных печей ≥ 80%;
• Технология кладки доступна даже начинающему печнику. Достаточно строго следовать порядовкам;
• Система имеющегося нагрева тела печи превосходит по эффективности аналогичную конструкцию у канальных печей;
• Простота обслуживания. Требует чистки значительно реже иных конструкций кирпичных печей;
• Может возводиться на объектах любого назначения (жилой дом, баня, офис, квартира и т.п.);


• В настоящее время существует свыше ста вариантов чертежей (порядовок) и схем двухколпаковых печей разной конфигурации, объёмов и назначения;
• Не требует специального расчёта тяги и высоты дымохода;
• Требуется минимальное время на растопку;
• Допустима установка значительных нагревательных элементов;
• Тело печи прогревается равномерно (верх/низ);
• Способна долго сохранять тепло.

Кладём колпаковую печь

Чтобы печь, идеальная в теории, хорошо грела на практике, варила и сушила, её требуется правильно сложить и использовать для этого нужные материалы. Это утверждение справедливо вдвойне, когда речь идёт о печах рассматриваемого типа.

В двухколпаковых печах тепловая нагрузка на материалы предельно высокая. Поэтому легко совершить ошибку и выполнить подобную конструкцию с массивными стенами. Огонь в ней гореть будет, а вот вместо ожидаемого тепла получите дым и копоть.

Анализ порядовок печей Кузнецова различного назначения, в основу которых положен 2-ухколпактовый вариант, (отопительно-варочных, для бани, с установкой водогрейного котла двухконтурного и т.д.), позволяет выявить весьма характерную особенность. На единицу N_выд, равную 500 Вт/м² внешней поверхности материала расходуется меньше почти в 1,5 раза, чем в изделиях традиционных конструкций.

Это имеет как плюс (удешевление конструкции из-за необходимости меньшего количества кирпичей и раствора для кладки), так и минус. Такие изделия предъявляют высокие требования к разработке и неукоснительного соблюдения всех технологических нюансов ведения кладки. Так как фактическая тепловая нагрузка, безопасная для толстостенной печи, способна разрушить стенку тонкую уже на стадии разгонной топки.

Строительная механика тоже должна быть близка и понятна печнику, решившему выложить колпаковую печь своими руками. Простейшее подтверждение данному тезису – прочностные характеристики стенки, выложенной с использованием глиняного раствора, если уменьшается её толщина, падают значительно быстрее, чем у цементной кладки. Это предъявляет повышенные требования к фундаменту подобной печи. Печник обязан неукоснительно следовать рекомендациям автора порядовки, с которой он работает. Причём, не только при обустройстве фундамента, но далее, на всех остальных этапах кладки печи.

Априори высокие нагрузки, действующие на материалы, из которых изготовлены любые модели колпаковых печей разработки Кузнецова, изначально подразумевают готовность печника детально проработать конструкцию и следовать конструкторским принципам, имеющим статус основополагающих.

Их первоосновой является плавающая топка. Выкладывается она из огнеупорного кирпича (шамотного). Наиболее востребованными марками являются Ш-5, а также ШБ-8. Остальное тело печи кладётся из кирпича рядового керамического, марок от М150 и выше.

Напомним, плавающей, она называется потому, что:

• Вокруг топливника со всех сторон, либо в строго установленных порядовками местах, формируется сухой шов.

Техника его выполнения следующая. После завершения кладки последнего ряда шамотного кирпича, производится удаление кладочного раствора изо всех швов между ним и керамическим кирпичом. В образующиеся пустоты вставляются специальные прокладки, которые готовятся из различных типов минерального картона. Чаще всего используются каолиновый и базальтовый. Возможно использование иных технологий, которые обязательно оговариваются в спецификации, имеющейся на конкретную печь.

• Несвязность модулей. Этот принцип подлежит неукоснительному соблюдению. Шамотный кирпич в любых вариантах не должен вставляться в пазы между керамическим кирпичом (обратное утверждение также справедливо), даже если имеются демпфирующие швы.

Теплоёмкость шамотного кирпича и его ТКР значительно отличаются от тех, которые имеет рядовой керамический кирпич. Поэтому топка, при наличии связи с основным телом печи, просто порвёт кладку уже на стадии растопки.

Именно поэтому требуется выполнять топливник для подобных печей в качестве достаточно компактного модуля, вставленного в гнездо, подготовленное из кирпича керамического. При этом существует ряд технических нюансов обеспечения отведения газов через дымоход.

Весьма важно использовать в работе только материал, поименованный в спецификации к печи, а также указанный в порядовке. Конструкции подобных печей просчитаны и высокотехнологичны. Поэтому замена весьма негативно сказывается на работоспособности готового изделия. В лучшем случае, печь придётся ремонтировать. В худшем, разбирать полностью и выкладывать по-новому.

Практические шаги

В настоящей статье мы затронем только основы практической кладки. Помочь разобраться в вопросе более детально позволит знакомство с видео, которые в избытке имеются в интернете.

Например, здесь:

Если вы хотите разобраться в вопросе всесторонне и приступить к работе «во всеоружии», рекомендуем приобрести какой-либо учебник по кладке печей. Например, Симаков В.Г. «Печи, камины, барбекю». Москва, ЭКСМО, 2011 год.

На сайте И.В.Кузнецова, в разделе колпаковые печи, чертежи (именуемые порядовками) на печи любого назначения, мощности и комплектации доступны для ознакомления и скачивания без ограничений.

Материалы

Если вы планируете класть печь по одному из существующих проектов, то вам следует получить на неё два документа: спецификацию, в которой перечислены все необходимые материалы в варианте: название материала / марка/ потребное количество/ средняя цена на рынке. Последний пункт требуется уточнять на дату принятия решения о кладке печи.

Как правило, независимо от выбранного варианта будущей колпаковой печи, для её возведения потребуется приобрести:

• Мастику огнеупорную (специальная сухая смесь для кладки шамотного кирпича);
• Огнеупорный кирпич (шамотный);
• Керамический одинарный полнотелый кирпич (от М150 и выше);
• Материалы для приготовления кладочных растворов: цемент, глина, песок;
• Фанера многослойная листовая для опалубки;
• Лист стальной для пола перед топочной дверцей;
• Арматура и армирующая проволока;
• Уголок стальной;
• Брус строганый деревянный;
• Печная фурнитура (задвижки, дверки, вьюшки);
• Фольга металлизированная;
• Варочная панель (если плита отопительно-варочная);
• Решётка колосниковая.

Инструмент

Чтобы иметь возможность выполнить любую технологическую операцию в процессе изготовления кирпичной колпаковой печи мастеру потребуется:

• Электродрель со специальной насадкой, либо миксер строительный;
• Пила дисковая;
• Болгарка ;
• Кусачки и плоскогубцы;
• Кельмы (мастерок);
• Лопата совковая;
• Уровень (лучше лазерный).

У профессионального печника этот перечень значительно длиннее. Здесь перечислен только основной инструмент.

В идеале кладкой печи следует озаботиться на стадии строительства дома. Это гораздо проще, дешевле и эффективнее.

Однако современные технологии позволяют вписать печь в готовый дом. Подобная работа требует больше времени и расходов, а также проведения дополнительных расчётов.

В заключение настоящей статьи предлагаем вам фотоотчёт о кладке двухколпаковой отопительно-варочной печи Кузнецова. С приложением порядовок и вертикальных разрезов.

Удачной работы!

Источник: ZnatokTepla.ru

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.

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

Отопительно-варочный вариант устройства

Особенностью такой конструкции будет измененное расположение первого колпака — он делается выступающим и в его своде устанавливается варочная поверхность, чаще всего из чугуна.

Плита обязательно должна быть цельной, так как из-за конструкции дым не вытягивается из колпака, поэтому будет неизбежно поступать в помещение через разъемные конфорки.

Иногда устанавливают плиту и над вторым колпаком — она не так сильно нагревается и не может служить для приготовления пищи, но будет превосходным средством для сушки овощей, фруктов, грибов и трав. Там часто делают нишу для хранения поленьев и их подсушки перед использованием.

С хлебной камерой

Такой вариант почти не отличается от стандартной отопительно-варочной печи, но дополнительно снабжен духовым шкафом, монтирующимся в пространстве первого колпака. Камеру обычно делают из чугуна или особо прочной стали, изнутри футеруют шамотным кирпичом для обеспечения более мягкого жара для выпекания.

Помимо хлебной камеры, часто устанавливают бак для нагрева воды — для этого подходит также область второго колпака. В зависимости от количества дополнительных функций размеры печи будут увеличиваться, она потребует больших затрат на топливо.

Печь Кузнецова для бани

По принципу действия банная печь не отличается от описанных выше вариантов. Но всё же она имеет несколько особенностей:

• в нижний колпак устройства вмонтирован поддон с камнями;
• в устройстве предусмотрен доступ для воды и отверстия для выхода пара;
• обладает более толстыми стенками для максимального прогрева камней и во избежание перегрева помещения.

Чертежи печей

Фото 2. Чертёж и порядовка двухколпаковой печи Кузнецова. Устройство представлено в цельном виде и в разрезе.

Фото 3. Чертёж колпаковой печи Кузнецова. Также устройство оснащено системой дымоходных каналов.

Постройка своими руками, порядовка устройства

Прежде чем браться за выполнение работ, необходимо правильно рассчитать проект устройства, для этого учитываются следующие факторы:

1. Мощность печи — зависит от общей площади помещения и качества его теплоизоляции.
2. Количество колпаков — в печах Кузнецова их нередко делают три и больше, что значительно увеличивает КПД обогрева, почти не требуя лишнего расхода топлива. Учитывается только изменение массивности устройства.
3. Основная функция печи — будет ли прибор использоваться только для отопления или понадобятся дополнительные возможности: приготовление пищи, нагрев воды.

Фото 4. Пошаговая порядовка печи Кузнецова. Также показано устройство в готовом виде с разных ракурсов.

Частый вариант для постройки — двухколпаковая печь с варочной плитой. Она функциональна при довольно компактных габаритах и хорошо подходит для размещения в небольших загородных домах.

Материалы

Внутри области колпаков образуется очень высокая температура, поэтому для кладки прибора подойдет только огнеупорный кирпич и шамотная глина с мелкофракционным песком для кладочного раствора. Смесь собственного приготовления часто рекомендуется заменить готовыми смесями из строительных магазинов — так уменьшается риск того, что колпак растрескается при эксплуатации и потеряет герметизацию.

Для выкладки внешних стен и верхних ярусов достаточно будет обыкновенного керамического кирпича с плотностью М150 и цементного раствора.

При работе нельзя забывать, что укладка обычного и шамотного кирпича в один ряд исключена — они имеют разные показатели расширения и при эксплуатации кладка разрушится.

Помимо материалов для кладки, понадобится приобрести дополнительные элементы — металлические уголки, дверцы и петли, задвижки, варочную поверхность. Все это доступно для покупки в специализированных магазинах. Понадобится армированная проволока для выполнения связывания кладки.

Инструменты

Для выполнения всех типов работ требуется заранее подготовить набор инструментов:

• емкость для приготовления раствора и лопата для его перемешивания;
• печной молоток-кирка для разбивания кирпичей;
• болгарка с отрезным диском по камню;
• плоскогубцы и ножницы по металлу для нарезки проволоки;
• мастерок для накладывания раствора;
• правило для разравнивания;
• защитные перчатки и очки.

Для проверки правильности кладки понадобятся также различные измерительные инструменты: рулетка, строительный уровень, отвесы, шнуры и т. д.

Подготовка места

Сооружение кирпичной печи всегда начинается с оборудования основания. Под кузнецовку подойдет фундамент стандартного типа — глубиной полметра и со сторонами, выходящими за границы периметра будущей кладки на 10 см. Порядок работы:

1. Подготавливается котлован, дно на 15—20 см закрывает дренаж — слой песка и битого щебня.
2. На хорошо утрамбованный дренаж ставится деревянная опалубка, выступающая над поверхностью на 20 см.
3. Фундамент заливается бетонной смесью и оставляется для застывания.
4. После правильной закладки фундамента получается ровная площадка, выступающая над поверхностью пола на 10—15 см (зависит от усадки).

Поверхность основания закрывается слоем гидроизоляции (хорошо подойдет рубероид), затем укладывается отражающий слой металлической промышленной фольги. В случае с постройкой кузнецовки жар от печи будет сильнее, чем от обычных приборов, особенно в нижнем ярусе, поэтому фундамент защищают от перегрева.

Соседние с будущим местом расположения устройства стены закрываются термоизоляционным материалом, на пол перед топкой рекомендуется набить металлический лист, чтобы избежать риска возгорания от выпадающих угольков. Заранее рассчитывается местоположение дымохода — его не рекомендуется располагать рядом с коньком крыши.

Выполнение кладки

После того как подготовлен фундамент, начинаются работы по возведению самого устройства:

1. Замешивается раствор в приготовленной емкости — перед началом работ глину замачивают на двое суток. Помимо лопаты, для перемешивания эффективным будет использование строительного миксера.
2. При выполнении кладки рекомендуется каждый ряд сначала класть на сухую поверхность для точного определения размеров нарезки кирпичей. Первый ряд основания делается сплошным.
3. Начиная со второго ряда выкладывается поддувало, а затем область первого колпака. По мере необходимости устанавливаются петли для топочной дверцы. Каждый третий ряд кладки связывается проволокой, нарезанные куски которой закладываются в раствор.
4. Внутренняя часть топки выкладывается шамотным кирпичом, наружная — обычным керамическим. Между этими слоями нет связующего раствора, оставляется небольшой зазор. Кирпичи из двух рядов также не должны выступать, пересекаться с соседним слоем.
5. Внутри свода первого колпака на опоры из шамотного кирпича устанавливается варочная чугунная поверхность, которая герметично фиксируется раствором.
6. После выполнения свода первого колпака, начинается выкладка основания для второго с небольшим смещением (на ширину варочной плиты).
7. Выкладывается второй колпак, колонна дымохода, устанавливаются задвижки для изоляции второго уровня в летнее время года.

После выкладки навершия и установки трубы дымохода, готовую печь оставляют на просушку, которая занимает не менее месяца. Первые две недели устройство просушивается при открытых окнах и дверях, начиная с третьей недели производят постепенное протапливание, увеличивая объем топлива, пока он не дойдет до полноценной закладки.

Возможные сложности

Кладка кузнецовки отличается некоторой спецификой, поэтому при отсутствии опыта часто допускаются ошибки:

• Не оставляется зазор между стенами топки и наружными — шамотный кирпич расширяется при нагреве, поэтому может разрушить кладку.
• Не используется проволока для связки кладки — из-за большей степени нагрева стены печи могут растрескаться.
• Не оставлен зазор при установке металлических деталей — также приводит к расширению металла при сильном нагреве и появлению трещин.
• Неправильный прогрев нарушит процесс просушки кладки и приведет к возникновению деформаций, трещин.
• Не проведена правильная термоизоляция стен и перекрытий (в месте установки дымохода) — из-за большой температуры нагрева риск возгораний в случае использования кузнецовки выше, чем у простой печи.

Полезное видео

Посмотрите видео, в котором демонстрируется процесс кладки печи Кузнецова на заранее залитый фундамент.

Преимущества печей Кузнецова

После завершения всех работ получается высокоэффективное устройство, идеально отвечающее условиям жизни за городом. Многофункциональность, простота в эксплуатации и ухода будут выгодным дополнением к отличным отопительным качествам.

Благодаря очень высоким температурам внутри топочной камеры, большая часть золы и сажи прогорает, позволяя снизить периодичность чисток.

Одно из достоинств кузнецовки — возможность выбора любого доступного на данный момент твердого топлива: дров, сухих кусков торфа, опилок.

При небольших изменениях конструкции существует возможность установки системы нагрева газом или электричеством. Доступно подключение печи к водяному контуру, что позволит качественно прогревать отдаленные помещения. Несомненным плюсом будет сравнительно невысокая стоимость материалов, возможность выполнить все этапы работ самостоятельно.

Источник: ogon.guru

Принцип функционирования кузнецовской печи

Кузнецовым был предложен совершенно новый подход к построению печи из кирпича. Как известно, в печах традиционной конструкции имеются каналы, по которым происходит движение горячих газов, нагревающих кирпич. Главным фактором, поддерживающим данный процесс, является тяга. Такой принудительный метод прогревания корпуса печи характеризуется неравномерностью распределения тепла. Кроме того, он часто приводит к образованию трещин в стенках конструкции. При строительстве подобной печи, занимающей довольно много места в помещении, используется множество кирпичей.

Возникает вопрос и относительно наличия места для установки теплообменника. Это устройство теряет указанный производителем срок службы, если его разместить в самой топке. Постоянный контакт с огнем губительно сказывается на прочностных характеристиках теплообменника. Такое соседство приводит также к ухудшению условий горения топлива, снижению коэффициента полезного действия печи и образованию большого количества сажи.

В сооруженной по кузнецовскому методу печи газы движутся свободно.

Такая конструкция основывается на установке внутри нее колпаков, представляющих собой сосуды, перевернутые днищем вверх. В некоторых моделях печей колпаки могут иметь верхние отверстия. Сосуды располагаются в различном порядке, однако основным условием их размещения является наличие между ними вертикальных пустотных щелей, называемых сухим швом. Образованное таким образом пространство шириной до 3 см не заполняют ни теплоизолятором, ни раствором. Вследствие этого газы свободно движутся, перемещаясь из одного сосуда-колпака в другой.

Чтобы легче представить себе схему работы колпаковой печи Кузнецова, нужно визуализировать в своем воображении костер, разожженный на открытом воздухе. В результате того, что воздух имеет неограниченный доступ к пламени, от костра идет незначительное тепло, которое сразу же рассеивается в пространстве. Можно изменить характер процесса нагревания воздуха вокруг костра, если накрыть его колпакообразным сосудом, например, казаном большого размера. При этом внизу важно оставить зазор, чтобы совсем не загасить пламя. Как результат, горячий газ естественным путем поднимается к днищу казана и ограничивает доступ поступающего снаружи воздуха. После отдачи тепла стенкам сосуда он, спускаясь к открытому проему, постепенно охлаждается и выходит наружу, а его место занимает следующая порция жара.

Описанный выше принцип используется в печах Кузнецова, для которых применяются сразу два колпака, соединенные сухим швом. Такая нестандартная конструкция способствует повышению эффективности передачи достаточного количества тепла от печки в помещение, где она установлена. Горячие газы сначала заполняют собой первый колпак, тем самым нагревая его стенки, а затем, охлаждаясь, уступают место горячему потоку, который поднимается из топки.

Стараясь оптимизировать этот процесс, изобретатель еще на первой его стадии, которая начинается после топливника, решил разделить поток газов в соответствии с их температурой. С этой целью он использовал перегородку для отделения пространства колпака от топки. При этом барьер не достигает дна сосуда. В результате такого разделения горячие газы сразу же устремляются к своду колпака, а поток более низкой температуры направляется по сухому шву через щель в перегородке. Таким образом, за счет скопления под сводом горячих газов и наличия барьера в первый колпак воздух поступает только в необходимом количестве. Это способствует полному сгоранию топлива с образованием определенного количества золы.

Аналогичный процесс движения газов происходит и в колпаке, установленном над первым.

Менее горячие продукты горения размещаются внизу сосуда, а раскаленные газы стремятся к своду и при остывании отдают тепло на кирпичные стенки. Затем они опускаются вниз и по дымоходу выводятся наружу. За счет оснащения печи двумя колпаками, в которых происходит естественное нагнетание и движение газов, создание принудительной тяги в дымоходной трубе не требуется.

Разновидности печей

Колпаковые печи Кузнецова, спроектированные в основном с целью использования в быту, сооружаются для выполнения определенных функций. Различают следующие виды таких конструкций:

• варочного типа – для приготовления пищи;
• отопительные – для обеспечения жилого помещения теплом;
• банные печи Кузнецова – для обогрева бань;
• уличные печи имеют вид простых барбекю или целых печных комплексов;
• для выпекания хлеба часто совмещаются с другими видами печей;
• печи-камины, выполняющие скорее эстетическую роль.

Здесь названы лишь наиболее распространенные виды кузнецовских печей. Часто специалисты создают комбинированные варианты таких конструкций, отличающихся своей многофункциональностью. Хорошо всем знакома, например, отопительно-варочная печь, благодаря которой можно и дом обогреть, и пища приготовлена.

Сильные стороны кузнецовских печей

Более конкретно можно выделить следующие преимущества конструкций Кузнецова:

1. 

   Коэффициент полезного действия достигает 80%.

2. Не требуется использование промышленных технологий и уникальных материалов для обеспечения высокой температуры сгорания топлива.
3. В колпаковой печи любой вид топлива превращается в золу с образованием минимального количества сажи.
4. Уход за колпаковой отопительной печью Кузнецова совсем несложен из-за практически полного сгорания сажи. Чистку конструкции можно проводить раз в несколько лет.
5. По сравнению с централизованной системой отопления, обладающей такой же теплоотдачей, как и кузнецовская отопительная печь, в доме, где она установлена, температура воздуха более стабильна. При этом нормальное суточное функционирование конструкции Кузнецова обеспечивается всего лишь двумя топками.
6. Экономия средств, идущих на приобретение материала для обустройства короткого дымохода (поскольку тяга и так хороша), а также удобство монтажа такого элемента конструкции.
7. Водогрейный контур встраивается в печь без какого-либо ущерба для технических параметров сооружения.
8. Внешний вид и изящность двухколпаковой печи Кузнецова позволяет решать различные задачи, стоящие перед дизайнером и касающиеся стилистического оформления помещения.

Самостоятельное изготовление

Прежде чем начать строительство колпаковой печи Кузнецова своими руками, нужно четко знать, какую роль в доме или на приусадебном участке она будет выполнять. Во всеобщее пользование представлено более 150 чертежей печей, разработанных Кузнецовым. Каждый может выбрать себе наиболее приемлемый вариант, но здесь мы рассмотрим технологию строительства достаточно простой колпаковой печи Кузнецова своими руками для отопления жилого помещения.

Проектируя установку двухколпаковой печи Кузнецова своими руками на первых этапах строительства дома, позаботьтесь о том, чтобы она смогла равномерно обогреть все помещения жилого назначения. Не совсем удобно сооружать такую конструкцию в уже выстроенном полностью доме. Тем не менее, если возникла такая необходимость, то почему бы и не постараться над таким проектом. Важно только при определении места обустройства дымохода обратить внимание на расположение несущих конструкций и балок.

Подготовительные работы

Колпаковая печь Кузнецова своими руками на начальном этапе возведения предполагает закладку фундамента. Для выполнения этого процесса нужно запастись штыковой и совковой лопатой, а также следующими материалами:

• песком (3 части), цементом (1 часть) и водой для приготовления раствора;
• армирующим прутом среднего сечения;
• полиэтиленовой пленкой;
• доской для сооружения опалубки.

Работы по обустройству фундамента должны выполняться в следующем порядке:

1. нужно выкопать котлован с ровными стенками на глубину до 1 м. Минимальные размеры должны составлять: в ширину 1 м, в длину 1,5 м. При необходимости увеличения периметра ямы следует соблюдать пропорции.
2. Дно котлована нужно засыпать слоем песка (высота 15 см) и оставить в таком виде на пару дней для свободного оседания.
3. Соорудить опалубку можно как из досок и фанеры, так и из подходящих изделий из древесины (старых дверей, отдельных элементов отжившей свой век мебели и прочее).
4. Из-за того, что конструкция печи Кузнецова отличается небольшим весом, армирующий прут можно брать не особо толстый.
5. Заливать раствор нужно медленно, по ходу выпуская пузырьки воздуха за счет перекапывания его лопатой. Такие действия приведут к укреплению фундамента. В итоге поверхность фундамента должна иметь вид ровной гладкой плиты, уровень которой на 2 кирпича не доходит до пола.

Выполнение основных требований

Некоторые моменты при возведении:

1. Кирпич, из которого сооружается внутренняя огнеупорная оболочка, при нагревании склонен к расширению. Поэтому так важно обеспечить независимость этой части печи от всей ее конструкции.
2. Огнеупорную оболочку внутри печи создает шамотный кирпич, установленный на ребро. Чертежи не всегда передают этот момент, однако его следует учесть. При установке простых кирпичей из глины допускается свобода действий со стороны мастера.
3. Используя проволоку, нужно в каждом 3 ряду кирпичей выполнять их связку.
4. При установке всех металлических приспособлений важно оставить место с учетом их возможного расширения. Специальной прокладкой ограничивают касание изделий из металла к кирпичной кладке.
5. По окончании сооружения печи Кузнецова своими руками рекомендуется использовать огнеупорный состав для обработки кирпичей.
6. Запускать колпаковую печь в работу нужно постепенно, начиная с разогрева на минимальной температуре, а затем ее повышая.

Подготовка инструментов и основных материалов

Основательно подготовиться к сооружению печи Кузнецова своими руками можно только тогда, когда под рукой будет в наличии болгарка, оснащенная алмазными дисками, и перфоратор с насадкой в виде миксера. Кроме того, к месту установки отопительного устройства нужно доставить следующие материалы:

1. кирпич двух видов: огнеупорный (шамотный) и простой глиняный марки М150. Количество этого материала рассчитывается в соответствии с чертежом, разработанным специалистом.
2. Глина хорошего качества – в пределах 100 кг.
3. Песок, очищенный от камушков и различных примесей. Его потребуется в 2 раза больше, чем глины.
4. Вместо предыдущих двух компонентов можно воспользоваться уже готовой сухой смесью, предлагаемой строительными магазинами, для приготовления раствора. Такой вариант заготовки песка и глины удобен тем, что производители товара уже предусмотрели нужные пропорции этих материалов. Готовую смесь можно брать из расчета примерно 0.2 куб. м на 500 штук кирпича.
5. Различная фурнитура, изготовленная из металла, представлена поддувальной и топочной дверкой, задвижкой, колосником, обычной стальной и заборной пластиной. Кроме этих изделий нужно еще запастись проволокой длиной 5 м, а также стальными уголками в количестве 2 штук.

Важные моменты

Правильная порядовка колпаковой печи Кузнецова позволит добиться равномерного прогревания стен и обеспечить отличную тягу.

Перед тем как начать кладку, многие мастера стелят рубероид. Однако мы рекомендуем уложить слой фольги, которая, обладая способностью к отражению, позволит лучше сохранить тепло.

Теплоотдача устройства во многом зависит от количества отделений, созданных в нем. Однако, для сооружения самой теплой колпаковой печи при их выстраивании важно соблюсти порядок кладки и условия объема.

Чтобы сохранить эстетичность внешнего вида и физические параметры конструкции, которые изначально заданы на чертеже, следует своими руками шлифовать каждый кирпич перед тем, как выстраивать из него кладку.

Не допускается никаких изменений в порядовке. Однако от 23 до 27 уровня можно применить свою фантазию для декорации сооружения.

Выполнение кладки колпаковой печи

После окончательного застывания фундамент покрывается фольгой, отражающей вверх нисходящий поток тепла. Такое покрытие может слегка выступать за периметр фундамента. По окончании строительных работ излишек фольги уберется.

Как уже не раз упоминалось, кладка колпаковой печи Кузнецова выстраивается со схемой, предложенной изобретателем конструкции:

1. при возведении боковых стенок используется ложковый способ выкладывания кирпича. Работа выполняется справа налево. Таким образом, начало передней и задней стенок представлено четырьмя, левой – тремя, а правой – двумя кирпичами. Последняя пара располагается между крайними кирпичами фасадной и задней стороны печи.
2. В этот ряд вставляется поддувальная дверца и закладывается проем для чистки печи от сажи. Такое окошко можно располагать с любой стороны конструкции, но только ниже уровня топки.
3. Этим рядом продолжается выстраивание стенок по примеру предыдущего уровня.
4. Пространство над поддувалом суживается и достигает в ширину размеров 1,5 кирпича.
5. Отдаленный от топки угол обустраивается перегородкой, которая будет выполнять роль трубы, ведущей из нижнего в верхний отсек.
6. Кладка боковых стенок продолжается равномерно, а для сброса продуктов горения в поддувало делается ободок из огнеупорных кирпичей и укладывается колосник.
7. Следующим рядом образуется начало топки, из которой дымоход выводится в соседнее пустотное отделение.
8. Аналогичный предыдущему ряду.
9. Огнеупорная оболочка создается из выложенного в полкирпича шамота и выполняется накрытие топки.
10. Выполняется аналогично.
11. Происходит смена кладки в полкирпича на целую единицу.
12. В полкирпича из огнеупорного материала выполняется решетка.
13. Кладка продолжается без изменений.
14. На месте решетки образуются 2 дымохода.
15. Кладка продолжается аналогично предыдущему ряду.
16. Боковые стенки огнеупорной оболочки продолжают выстраиваться в целый кирпич, и выполняется перекрытие дымоходов, ведущих в воздушное отделение.
17. Плотно устанавливается стальная пластина, перекрывающая допуск дыма на верхний уровень. Выход к нижнему дымосборнику закрывается с помощью кирпича. Теперь дым может выйти наверх только через ход, заложенный в 5 ряду.
18. Этим рядом начинается верхний уровень конструкции и фиксируется стальная пластина с трех сторон кирпичом, а с четвертой – раствором.
19. В дымосборник укладывается кирпич в качестве опоры для верхнего покрытия печи. В один кирпич выкладывается пазуха для выхода дыма в трубу из верхнего дымосборника.
20. Продолжение кладки.
21. Закладывается выход в трубу.
22. Стальной пластиной, которой предназначена роль поддержки кирпича под паросборник, накрываются передние стенки духовки.
23. Выкладывается в четверть кирпича вытяжка для паросборника, а для остальной части потолка делается перекрытие.
24. Идет ровная кладка.
25. Между дымоходом и паросборочной трубой устанавливается закрытое соединение.
26. Последующие два ряда аналогичны 24 и 23.
27. Труба оснащается пластиной-заборником.
28. Создается сплошное перекрытие из кирпича.
29. Этот ряд аналогичен предыдущему и усиливает его кладку.
30. Последующими рядами выкладывается труба сечением в 1 кирпич.

Источник: PechnoeDelo.com

Основы колпаковых печей

Колпаковые печи — это одни из самых известных в мире вариаций, которые ничуть не уступают своему собрату — канальной печи. Секреты их кладки изначально использовались в тяжелой промышленности, а с середины века начали не спеша внедряться в обыкновенную гражданскую жизнь. В наше время такие печи можно считать совершенными, потому что они прогреваются гораздо проще, чем канальные, конструкция их строения не заставляет печника просчитывать высоту трубы, чтоб была тяга, а скорость растопки уступает только буржуйке, которая полностью готова к работе буквально за 1-2 минуты.

Основная разница между канальными и колпаковыми в том, что первые печи тянут дым, а вторые толкают, соответственно скорость движения дыма не такая большая, КПД вплоть до 93% и меньше шансов угореть.

Инженеров по всему миру было очень много, каждый из которых предлагал всевозможные кладки, но недаром русские всегда считались лучшими печниками мира, и печи Кузнецова были признаны во всем мире, как самые совершенные, которые отвечают абсолютно всем требованиям для дома. Для кладки тут используются только отшлифованные кирпичи на глиняный раствор, которые просто в правильном порядке перекрывают пространство, в этом и заключаются все секреты.

Подготовка к возведению печи

• лопата штыковая;
• лопата совковая;
• песок;
• раствор цементный (1 цемента, 3 песка, воды сколько запросит);
• прут армирующий (средний);
• полиэтиленовая пленка;
• опалубка.

В самом начале следует создать фундамент под печь:

1. Выкапывается яма с нужным периметром 1,5*1 м (можно и больше, но пропорцию следует соблюдать). Все стенки ямы ровняются по максимуму. Глубина должна быть 0,8 м.
2. На дно насыпается песок 0,15 м и оставляется на 2 дня, чтоб успел осесть. Это добавит устойчивости печи.
3. Опалубка изготавливается идеально из фанеры, но если ее нет, но есть какие-то ненужные доски, старые двери и т.п. дерево, то можно сколотить и из них. На итоговом качестве оно не скажется. Важно учитывать, что фундамент должен будет закончиться за 2 кирпича до пола и при этом быть сверху гладко залитым, как плита.
4. Для армирования желательно использовать прут средней толщины, но можно и ниже среднего, т.к. печь относительно не тяжелая и нагрузки будут весьма условными.
5. Раствор заливается не спеша. Важно при каждой возможности перепахивать его лопатой для того, чтобы выпустить весь воздух — это позволит еще больше его укрепить. Как только раствор залит его следует оставить засыхать. Скорее всего, это займет около недели, но бывают случаи, что полное созревание происходит лишь спустя 20-25 дней. Торопить события не стоит, т.к. чем лучше настоится фундамент, тем прочнее потом будет стоять печь.

Выкладка порядовки колпаковой печи по классической схеме

• раствор глиняной смеси (глина, вода, конский навоз. Навоз запаха не имеет, но прекрасно усиливает смесь);
• перфоратор с насадкой-миксером;
• болгарка с алмазными дисками;
• кирпич полнотелый;
• кирпич огнеупорный;
• колосник;
• стальная пластина.

Перед тем, как начать выкладывать нижний ряд, следует постелить отражающую фольгу. Эта фольга обеспечит защиту от потери тепла и перенаправит тот поток, что идет вниз — обратно. Желательно брать материал немного шире фундамента, чтоб потом была возможность подрезать края.

1. Выкладывается по всей площади печи равномерно. Боковые стенки ложатся ложковым способом справа налево. Таким образом, впереди и сзади видно 4 кирпича, слева 3, справа 2 (правый ряд находится между крайними единицами переднего и заднего рядов.
2. На этом ряду устанавливается окошко для чистки и поддувало. Благодаря внутреннему строению печи можно выбрать абсолютно любое удобное место для них, и единственным условием будет служить то, что чистка должна быть под топкой-камином.
3. Аналогичен предыдущему.
4. Разъем для падения отходов горения уменьшается до размеров 1,5 кирпичей вширь. В дальнем углу от топки появляется перегородка, которая из этого отсека, как труба, будет вести в верхний.
5. Повторяется предыдущий ряд, только ободок «сброса» обкладывается огнеупорным кирпичом, а на него ложится колосник.
6. Изменения касаются самой топки-камина — это ее первый ряд.
7. Из топки выводится дымоход в полкирпича в соседнее воздушное отделение.
8. Аналогичен.
9. Топка накрывается кирпичом, а внутри в полкирпича обкладывается огнеупорным.
10. Аналогичен предыдущему.
11. Кладка топки в полкирпича вырастает до целого.
12. Из огнеупорного кирпича выкладывается решетка. Все работы снова проходят в полкирпича.
13. Изменений кладки нет.
14. Снова убирается решетка, но уже остаются 2 дымохода.
15. Аналогичен предыдущему.
16. Боковые огнеупорные кирпичи снова становятся в полный размер. Перекрываются дымоходы в воздушное отделение.
17. Стальной пластиной плотно перекрывается ход дыма наверх, а нижний дымосборник перекладывается кирпичом. Единственный ход наверх остается через канал, оставленный во время кладки 4 уровня.

Второй уровень кладки печи

• кирпич красный;
• кирпич огнеупорный;
• глиняный раствор;
• пластина-заборник;
• стальная полоса.

1. Повторяется, но фиксирует стальную пластину с 3 сторон. С 4 фиксируется лишь раствором.
2. Посреди дымосборника ложится кирпич, который будет служить колонной для крыши печи. За плитой следует проложить стенкой пазуху в кирпич для выхода из верхнего дымосборника в трубу.
3. Кладка повторяется.
4. Перекрывается доступ к трубе. Дым должен выходить через пазуху, оставленную в 2 кирпича внизу.
5. На передние стенки духовки выкладывается стальная пластина, которая будет служить поддержкой для кирпича под паросборник. Нередко люди заказывают себе кованные обода с дверцами для печи. В этом случае паросборник будет сделать еще проще.
6. Из паросборника создается вытяжка в четверть кирпича, остальной потолок перекрывается.
7. Без изменений. Но если интересует еще и декоративная часть, то можно повернуть ряд тычковой стороной и создать удлинение наполовину.
8. На этом уровне можно создать еще одну ступеньку. Дымоход и паросборочная труба соединяются закрытым соединением, чтоб не натягивать снаружи дым.
9. Аналогичен 24.
10. Аналогичен 23.
11. На трубу устанавливается пластина-заборник.
12. Накрывается крышей из кирпича.
13. Второй уровень для прочности.
14. Далее ведется только труба диаметром в 1 кирпич.

Некоторые секреты и послесловие

Перед началом кладки была положена фольга, хоть многие предпочитают рубероид. Это средство гораздо лучше позволяет сохранить тепло из-за своей металлической отражающей основы.

Чем больше будет создано отделений, тем большая будет происходить теплоотдача, но при этом каждое отделение должно быть объемным. Если условия объема соблюдены, и порядок кладки не нарушен, то в итоге получится самая теплая из всех существующих альтернативных печей.

Каждый кирпич перед кладкой шлифуется вручную, т.к. если этого не сделать, то могут пострадать физические и эстетические параметры печи.

Печь названа колпаковой именно из-за того, что в ней дым заходит под колпак, попутно охлаждаясь, затем вытесняется новым, более горячим вниз и «находит» выход в трубе на самом нижнем уровне. Именно качественно задуманная порядовка обеспечивает максимальное время движение дыма в печи.

Во время кладки порядовка не меняется нигде, кроме 23-27 уровням, и то это делается исключительно в декоративных целях. Секреты кладки в том, что она может быть произвольной под вкус строителя. Регламентируется лишь порядовка, но точные размеры каждый может рассчитать под себя. Такая кладка может позволить создать дополнительную секцию, где выкладывается еще одна порядовка, на которой можно поставить лежак.

Источник: 1pokirpichy.ru