Колпаковая печь для отопления дома

С годами колпаковая печь не утратила своей актуальности. Так же как и канальный тип конструкции, этот вид печного устройства пользуется популярностью во многих странах. Работа кирпичной печи поражает своей экономичностью, поэтому не удивительно, что многие пользователи задумываются об обустройстве подобного сооружения уже на этапе закладки дома. Учитывая все плюсы и минусы печки длительного горения, можно без проблем оборудовать устройство и в готовом доме. Для этого необходимо понимать механизм работы, разбираться в строительных схемах и проектах.

Преимущества и недостатки колпаковой печи

Кирпичная колпаковая печь отличается набором положительных моментов, создающих ей отменную репутацию среди других видов устройств:

Экономичность и простота. В процессе строительства требуется сравнительно небольшое количество материалов для работы, что считается одним из основных критериев при выборе типа постройки.

Легкая система конструкции. Процесс возведения печи не предусматривает сложных механизмов, поэтому справиться с задачей под силу даже начинающему строителю.
Простота в обслуживании. Небольшая печь шведка из кирпича не сильно прихотлива в уходе благодаря удобной конструкции.
Высокая скорость работы. Конструкция отличается высоким прогревом, как следствие — за минимальный срок способна подарить тепло помещению.
Разнообразие в оформлении. Каждый может самостоятельно подобрать наиболее подходящий вариант дизайна печи.

При этом двухколпаковая печь колчина имеет некоторые недостатки, которые рекомендуется принимать во внимание до начала строительных работ:

Колпаковая печь для отопления дома — В печи происходит неравномерный нагрев.

Отсутствие возможности струевого ввода потока воздуха при недостаточно нагретой трубе и ограниченной тяги.
В отличие от канальной конструкции, в колпаковой печи нагрев происходит с неравномерным дожигом.
Большой объем потребляемого топлива является существенным недостатком. Однако, если учитывать некоторые особенности процесса топки, затрат можно избежать.

Вернуться к оглавлению

Механизм работы

Основные две характерные черты печей длительного горения — эффективная работа и продуктивность. Иначе говоря, коэффициент полезного действия функционирования устройства достигает высоких отметок. Отличия от других печей проявляются в совершенно другой газовой системе, которая продумана более грамотно и рационально. Теплый воздух дольше остается в печи, тем самым обогрев помещения длится больший промежуток времени. Холодные потоки воздуха, наоборот, высвобождаются через дымоход. Свое название отопительные кирпичные колпаковые печи получили за счет того, что нижняя часть устройства и очаг объединяются одним колпаком, который разделяет воздух. Горячий газ поднимается под колпак, тем самым задерживается там и концентрирует тепло.

Схема кладки колпаковой печи намного проще разработана, нежели канальная, поэтому даже у начинающих мастеров редко возникают проблемы с работами

Вернуться к оглавлению

Как установить своими руками?

Используемые материалы и инструменты

Отопительная система колпакового типа предполагает наличие необходимых для работы элементов в виде инвентаря и материалов. Точный список всего необходимого зависит от конкретной модели конструкции, размеров и других характеристик. Все же имеется стандартный набор, являющийся основой для любого проекта. В него входит:

красный кирпич;
шамотный огнеупорный материал;
колосник;
панель с чугунной плитой на две конфорки;
дымоходная задвижка;
шкаф духовой;
задвижка прямого хода и плиточной камеры;
поддувальная, прочистная и топочная дверца;
уголки стальные;
полка для ниши и сушильной камеры;
лист предтопочный (стальной);
молоток кирка;
мастерок;
резиновый молоток;
уровень строительный;
отвес;
шнур малярный;
емкость для раствора.

Вернуться к оглавлению

Инструкция к работе

Прежде чем начать строить колпаковые печи своими руками важно определиться с функциональным предназначением конструкций, изучить рабочий план и все строительные схемы. Проектировщиком Кузнецовым в свое время было разработано более 150 различных вариаций, поэтому с выбором варианта проблем не возникнет. Все строительные планы делятся на следующие разновидности печки:

Отопительная. Основная функция заключается в отоплении помещений.
Каминная. Обогревает комнату и создает эстетическую привлекательность.
Банная. Предназначена для создания условий работы бани или сауны.
Наружная. Бани устанавливаются во дворе сада с целью дополнительного обогрева и приготовления пищи.
Хлебная. Устройство позволяет выпекать различные виды хлебных изделий.

Вернуться к оглавлению

Подготовка

Первое, с чего начинается работа по возведению печей, — обустройство фундамента. Без надежного основания конструкция не сможет полноценно функционировать, поэтому ее качество напрямую влияет на работу всей печной системы с нижним прогревом. Порядок действий:

Выкапывается котлован. Стенки выравниваются и подготавливаются к дальнейшим действиям.

Дно ямы засыпается песком и щебнем и утрамбовывается на протяжении нескольких дней.
Из старых древесных досок формируется корпус опалубки, который необходим для заливки раствора.
Далее, происходит армирование поверхности с использованием металлического прута средней толщины.
После приготавливается раствора. Торопиться с этим процессом не стоит, рекомендуется своевременно перемешивать массу, чтобы вышел лишний воздух.
Когда раствор готов, поэтапно заливается яма и оставляется высыхать на несколько недель.

Ошибки в подготовительном этапе могут стать причиной преждевременного выхода из строя печной конструкции.

Вернуться к оглавлению

Схема укладки кирпича

Детальные планы порядовки колпаковых печей для дачи представлены в свободном доступе. Если придерживаться рекомендаций, ошибки в работе исключаются. На первом этапе прокладывается фольга с отражающим эффектом, которая позволит сохранить тепло от потерь. Классическая схема выкладки выглядит следующим образом:

Первый ряд выкладывается равномерно по всему периметру конструкции. Боковые стенки выкладываются в направлении справа налево преимущественно ложковым способом. На этом этапе также происходит установка дверцы для топки и поддувала.

Продолжается кладка аналогично предыдущим рядам.
Уменьшается ширина отсека для сгоревших продуктов. Формируется перегородка в дальнем углу печки.
В работу вводится огнеупорный кирпич, им выкладывают ободок сброса.
Оформляется колосник.
Формируется вывод дымоходной трубы в соседний отдел воздушной камеры.
Закладка из половины кирпичей изменяется на целый кирпич. Изменения не происходят, ряд оформляется в привычном режиме.
Огнеупорным кирпичом закладывают решетку.
Далее, идет работа к подготовке второго уровня кладки согласно схеме.

Рабочие процессы выполняются согласно действующему плану работы. Любые изменения потенциально опасны и сказываются на появлении непредвиденных отклонений, поэтому включать какие-либо элементы в рабочую программу следует правильно. Важно при этом соблюдать очередность каждого процесса, выдерживать сроки высыхания конструкции. Первый запуск печи проводится только после завершения всех мероприятий.

etokirpichi.ru

Краткий экскурс в историю

Отопительный эффект открытого огня заметили еще наши предки, зажигая костры в пещерах. На смену кострам пришли частично закрытые очаги, а затем – первые неэффективные камины, большая часть тепла которых уходила в дымоход.

Со временем придумали своеобразный колпак, задерживающий горячие газы внутри сооружения, и научились разделять раскаленный воздух на несколько потоков. Перелом в технологии произошел, когда вопросом занялся И. С. Подгородников, известный в нашей стране инженер-теплотехник. Он изобрел «двухэтажный колпак», который немного по-иному организовывал выход топочных газов. Однако практики было недостаточно, и окончательное воплощение в жизнь идея получила благодаря И. В. Кузнецову.

Игорь Викторович создал мощную теоретическую базу о колпаковом горении, которую и сумел благополучно воплотить на практике. Только благодаря его трудам печное отопление стало по-настоящему эффективным. Им разработано более 150 различных стандартов, собраны десятки типовых решений и схем. Максимально усовершенствованные модификации стали популярны, сотни мастеров взяли на вооружение порядовки колпаковых печей Кузнецова. Попробуем разобраться, как работает «кузнецовка».

Принцип действия колпаковой конструкции

Ранее, до открытий Кузнецова, отопление было канальным, то есть горячий воздух из топки поднимался вверх внутри устройства, нагревая его стенки. Отдавая тепло кирпичам, газы охлаждались и под действием тяги уходили в трубу. Со временем в связи с неравномерным нагревом возникали трещины, и кладка требовала ремонта. Минусы канального нагрева – быстрое остывание, большое количество сажи.

Движения газов, по теории Кузнецова, происходит свободно. Горячий воздух внутри сооружения задерживают два колпака, расположенные или один над другим, или рядом. Существую варианты с отверстиями в середине куполов. Оба элемента соединены посредством так называемого «сухого шва» — свободного пространства, необходимого для циркуляции газов.

Когда топливо сгорает, горячие газы поступают под первый колпак, соединенный напрямую с топкой. Расширяясь, они не могут двигаться вверх и останавливаются в ограниченном пространстве, где со временем охлаждаются, либо поступают вниз, снижая тягу и задерживая процесс горения. Таким образом, регулировка температуры и мощности горения происходит самостоятельно.

Второй колпак создает дополнительную тягу, в результате чего сначала происходит полное сгорание твердого топлива, а полученное тепло сохраняется благодаря пиролизным газам, скопившимся под сводом. Благодаря тому, что раскаленный воздух не улетучивается моментально, а циркулирует внутри устройства, КПД источника тепла достигает 93%. Кроме этого, происходит ощутимая экономия топлива (брикетов, дров или угля), а осаждение сажи сводится к минимуму.

Возведение «кузнецовок»: схемы и порядовки

Создавая «продукт» для массового пользователя, автор позаботился о практическом применении своих изысканий, создав огромный набор схем и чертежей. Для точного возведения великого множества модификаций колпаковых печей используют порядовки – пошаговые схемы с изображением каждого ряда кирпичей.

В отличии от русских печей, «кузнецовки» менее габаритны и, соответственно, занимают минимум места. Количество кирпича также уменьшено, что объясняется большим количеством свободного внутреннего пространства. Благодаря оптимальной толщине стенки прогреваются быстро, а что особенно ценно – остывают довольно медленно. Если вы внимательно проанализируете купольные порядовки, то увидите, как много незаполненного кирпичом места находится внутри конструкции.

Часть свободного пространства занимают колпаки, зафиксированные в горизонтальном или вертикальном порядке, не обязательно симметричном. Размер куполов может быть одинаковым или разным. Вертикальное расположение часто применяют для экономии места в помещении, особенно если запланировано устройство духовки или сушилки. Благодаря вариативности установки куполов можно возвести сооружение любой формы, спроектированное под конкретное помещение или специальные условия.

Пространство под вторым колпаком часто используют для монтажа теплообменников, варочных поверхностей, хлебных духовок и т.д. В проектах, составленных для бани, в нем устанавливают бак для горячей воды или каменку.

Если правильно «прочитать» порядовку, составленную опытным мастером, можно достичь поразительных результатов. Например, для поддержания комнатной температуры в доме из оцилиндрованного бревна в зимний период потребуется 2 топки (утром и вечером) всего по 5-6 поленьев, в межсезонье достаточно одной топки.

Различные модификации колпаковых печей

Последователи И. Кузнецова создали бессчетное количество вариантов, пригодных для самостоятельного строительства, однако каждый раз они отталкивались от одного из типовых проектов. Рассмотрим некоторые из них, которые можно использовать для благоустройства частного дома или дачи.

Отопительные сооружения для дома

Существует более 25 стандартных схем-порядовок возведения обогревательных внутри домовых конструкций, часть из которых выполняет только отопительную функцию, но некоторые варианты имеют полезные дополнения в виде лежанки или духовки.

Место выбирают не у стены, а в центре комнаты, что влечет за собой ряд преимуществ:

равномерное и эффективное прогревание комнаты;
отсутствие охлаждающего элемента (наружной стены дома);
возможность свободного доступа для обслуживания (например, чистки сводов);
возможность добавления встроенных элементов (варочной поверхности, сушилки, водогрейного контура).

Следует отметить эстетическое совершенство колпаковых сооружений: они занимают минимум места и выглядят изящно, несмотря на наличие таких деталей, как фундамент. Модификации, выполненные «под потолок», имеют короткую трубу (характерная черта многих «кузнецовок») и стройные очертания. Возможности дизайна безграничны и зависят исключительно от вкуса и пожеланий владельцев жилья.

Варочные модификации для кухни

Превратить отопительное кирпичное устройство в варочное не так уж и сложно – достаточно добавить металлическую плиту с парой конфорок и слегка изменить конструкцию основания. Однако полноценные варочные сооружения включают в себя несколько дополнительных горизонтальных поверхностей (лотков или решеток для сушки), а также духовую камеру.

По качеству приготовленных блюд купольное устройство не уступает брендовому газовому или электрическому оборудованию, которым привыкли пользоваться жители городов. Среди типовых конструкций есть специально созданные для выпечки хлеба, которые так и называются – хлебные. Для фермеров, садоводов и завзятых огородников это настоящая находка: можно и ягоды парить, и фрукты с грибами сушить, и овощи консервировать по старинным рецептам.

Очевидно, что устройство для готовки является одновременно и источником тепла, поэтому его более точное название – отопительно-варочное. Лучшим местом для установки является кухня или большой зал, объединяющий в себе и кухонное помещение, и столовую, а иногда и гостиную – в русских национальных традициях.

Банные печки-каменки

Для обозначения банных устройств существует специальная маркировка – БИК. Даже внешне готовые «кузнецовки» выгодно отличаются от других каменок. С одной стороны, очень тщательно отбирается материал для изготовления, с другой – установка купола не мешает возводить аккуратные и практичные конфигурации. Например, владельцы бань оценили закругленные углы, при которых нанесение травм и получение ожогов сводится к минимуму.

Установив печь в правильном месте, можно одновременно отапливать и снабжать горячей водой несколько помещений – парилку, душевую, предбанник (или комнату отдыха). Причем части сооружения, выходящие в то или иное помещение, будут выполнять различные функции: создавать пар для парной, нагревать воду для помывочной, умеренно отапливать предбанник.

В бане прекрасно реализуется принцип длительного сохранения тепла, характерный для «кузнецовок». Обслуживание сводится к минимуму, так как поленья или брикеты необходимо подкидывать изредка – и все благодаря купольному исполнению.

Камины для украшения гостиной

Камины Кузнецова, в отличие от большинства купольных модификаций, имеют открытую конструкцию и уменьшенный показатель КПД, однако параметры теплоотдачи у них достаточно высокие. Колпак препятствует быстрому выходу тепла в дымоход, задерживая раскаленные газы в верхней части строения. При использовании обычного камина по окончании процесса горения помещение начинает охлаждаться, при колпаковом обогреве в комнате еще долго сохраняется комфортный микроклимат.

Возможности изменять конструкцию и декорировать фасад камина безграничны. Кроме привычной полочки можно соорудить ряд функционально полезных элементов – небольшие сушилки для обуви или одежды с нишами и крючками, а также облицевать внешнюю сторону керамической плиткой или изразцами. Интересно то, что камины входят в конструкцию некоторых многофункциональных сооружений.

Решения для приготовления пищи на улице

Специально для готовки на свежем воздухе разработаны целые печные комплексы, которые отличаются функциональностью и удобством использования. Наиболее простое исполнение – кирпичная мини-конструкция для барбекю. Она держит жар продолжительное время и позволяет увеличить период готовки.

Любители летних кухонь, шашлыков и блюд гриль будут рады конструкционному разнообразию уличных печей с послойным, с пиролизным, нижним и верхним типом горения. Существуют модели, позволяющие одновременно жарить, запекать, тушить сразу несколько блюд. Варианты порядовок колпаковых печей с духовкой или грилем можно найти в общем доступе или на официальном сайте автора.

Подборка тематических видеоуроков

Строительство отопительно-варочной печи

Процесс возведения «кузнецовки» с лежанкой

Проект отопительно-варочного варианта

Строительство печи Кузнецова – одно из наиболее удачных решений для дачного или деревенского дома. Выполненная по вашему заказу в профессиональном исполнении купольная конструкция станет незаменимой помощницей и украшением интерьера. Если вы хотите самостоятельно возвести источник тепла, воспользовавшись порядовкой, начните с простого варианта, например варочной летней плиты.

sdelaikamin.ru

Не все виды печей изначально предназначались для обогрева жилых помещений. Так, к примеру, колпаковая конструкция впервые была разработана и применена в металлургии. Благодаря высокому КПД и быстрому прогреву поверхности она с успехом использовалась для плавки руды. Канальные конструкции изначально были приспособлены для бытовых нужд и удовлетворяли потребность человека в тепле и приготовлении пищи. В связи с этим у потребителя может возникнуть вопрос, какая печь лучше, канальная или колпаковая? Традиционный классический вариант, используемый в домах веками или тот, что был переоборудован для бытовых нужд сравнительно недавно?

Преимущества и недостатки канальной и колпаковой конструкции

Для того чтобы выбрать канальную или колпаковую печку стоит принять во внимание технические особенности их конструкции, а также преимущества и недостатки которые имеет каждая система.

Канальная печь. Традиционное устройство используется в классической русской печи. Принцип ее работы состоит в том, что теплый воздух из топочной камеры попадает в системы дымоотведения или канал и выходит с помощью тяги. Недостатком такого решения является большое количество дыма при растопке. Это связано с тем, что тяга образуется благодаря хорошо прогретому каналу. Еще одним недостатком такого устройства является то, что дымоходная труба должна быть достаточно высокой. От печника в данном случае требуется особенное мастерство, чтобы правильно рассчитать этот коэффициент с количеством оборотов канала.
Колпаковая печь. В данном случае используется принцип естественной циркуляции теплого воздуха. Нагретые массы поднимаются вверх и поступают вверх своеобразного колокола (колпак), после того как они отдали тепло они опускаются вниз и попадают в систему дымоудаления через подвертки. Некоторые модели используют сразу несколько колпаков, таким образом, в несколько раз увеличивая производительность печи. Преимуществом такого устройства является то, что для обеспечения нормальной работы его не требуется прогревать. Дымоходная труба может быть ниже, нагрев поверхности происходит быстрее, но, как правило, менее равномерно, чем в канальной печи.

Как определиться выбором?

На счет того какая конструкция печки является лучшей можно найти самые разнообразные мнения, которые в основном связаны с тем, как часто и интенсивно планируется ее использовать. Ниже приводятся сравнительные характеристики каждой модели:

Прогрев помещения. Канальная печь не может нормально работать и соответственно нагревать жилую площадь, до тех пор, пока не прогреются стены дымоходов (каналов). Только после этого появляется нормальная тяга и тепло начинает поступать в дом. Колпаковая печь начинает греть сразу же.
Экономичность. Еще один немаловажный фактор определяющий стоит ли выбрать канальную или колпаковую печь. Первая требует больше сухого качественного топлива для разогрева, во второй процесс сгорания происходит быстрее, но нагревание и остывание поверхности происходит быстрее, следовательно, увеличиваются расходы.
Интенсивность использования. Канальную печь не рекомендуется устанавливать в помещениях, которые будут отапливаться редко. В таком случае на ее растопку может уйти много времени, кроме того этот фактор существенно влияет на появление конденсата в дымоходе и впоследствии на его разрушение. С другой стороны колпаковую печь с одним колоколом чаще всего не используют из-за малого КПД. Но конструкции с несколькими «колпаками» лишены этой проблемы.

Выбор во многом зависит от интенсивности эксплуатации и технических особенностей здания.

avtonomnoeteplo.ru

Почему – кузнецовки?

Но стоит ли останавливаться особо на печах именно Кузнецова? Стоит, потому что они того стоят. Игорь Викторович с самого начала рассматривал печи русского образца не как охраняемый реликт прошлого или дорогой предмет роскоши, но как непременный атрибут экономичной энергетики будущего, которое ныне – настоящее. Остальные спохватились, что называется, когда жареный петух клюнул.

В результате – кузнецовка на 4 кВт обогревает дом в 100 кв. м. так же, как фирменная «оттуда» топка на 12 кВт. Что, кстати, говорит не об изобретении вечного двигателя, а о том, что фирменные рекламисты свои проспекты творят, пожалуй, вынюхав «дорожку счастья». Во всяком случае, факт, что Кузнецову постоянно поступают заказы из США, Канады, Швеции, Финляндии, которые по печам сами не в хвосте плетутся. Конкретно же преимущества кузнецовок заключаются в следующем:

Высокий КПД – 80% для печей Кузнецова не диво.
Высокая температура сгорания топлива без использования технологий и материалов, требующих промышленного производства.
Как первое следствие из предыдущего – всеядность. В кузнецовках до золы сгорает любое топливо, а осаждение сажи минимально.
Второе следствие – несложный уход: т.к. сгорает и сажа, печи Кузнецова можно не чистить годами.
Меньшая материалоемкость в сочетании с равномерной теплоотдачей между топками: в городской квартире с центральным отоплением температура в течение суток колеблется больше, чем в доме, отапливаемом кузнецовкой при 2-х топках в сутки.
Широкие возможности встраивания водогрейного контура без ухудшения технических параметров печи.
Хорошая тяга при коротком дымоходе, что удешевляет и упрощает строительно-монтажные работы при ее постройке.
Пластичность конструкции и внешнего вида как следствие двухколпаковой схемы (см. далее): не ухудшая печи, ее можно сконструировать практически под любое помещение и требования дизайна.
Автоматическое перераспределение тяги по каналам при переходе от протопки к остыванию, что гарантирует от угара: вьюшку почти никогда не требуется закрывать, она предусмотрена более для нештатных режимов работы.

Примечание: изобретенный И. В. Кузнецовым способ перераспределения тяги в корне отличается от известной газовой вьюшки. По нему поток, создаваемый тягой, пропускается мимо нагретых частей тела печи специальными низовыми каналами, а когда в топке горит пламя, конвекция от него оттягивает поток воздуха на себя. В результате не требуется отдельная система вентиляции помещения. Кроме того, газовую вьюшку может выдуть обратной тягой при задувании в трубу, или, наоборот, вытянуть при сильном ветре, а в кузнецовке любой поток воздуха пройдет мимо всего, что он мог бы выстудить.

Основа основ

Большинство преимуществ печей Кузнецова дает принцип свободного прохода газов. Поясним опять на примере.

Представим себе печь со сложной системой дымовых ходов: утермарковку, четырех-пяти оборотную голландку. В этом тесном лабиринте неизбежно будут возникать сильные завихрения. Слыхали, как печь гудит? Это лишь незначительное проявление бушующей в ней вихревой энергии. А взяться ей неоткуда, кроме как из закладки топлива. Если каналы достаточно длинные и узкие, то на первый взгляд ничего тут страшного нет: вихри, пока доберутся до трубы, рассеются, остывая, и все равно отдадут свою энергию телу печи, а оно – в помещение. Но на деле проявляются нюансы, о которых будет сказано далее в тексте. Из-за них КПД канальной печи свыше 60% – исключительная редкость.

В канальной печи, пока она топится, мечется огромный поток энергии, и на отопление или подогрев воды можно, не нарушая ее работы, взять лишь небольшую ее часть. Такая печь в чем-то похожа на ядерный реактор. Не пугайтесь, только по синергетике, т.е. по путям циркуляции энергии в ней. В ядерный реактор приходится закладывать топлива в десятки раз больше, чем необходимо для обеспечения проектного энерговыхода. Иначе нейтроны просто вылетят наружу, не успев встретить готовые их принять атомы урана. В канальной печи – горячие вихри, не успев остыть, вылетят в трубу или, наоборот, остынут сразу, дав дым и сажу.

А вот кузнецовки (о подробностях ниже) по синергетике уже ближе к термоядерным реакторам будущего. «Термояд» звучит страшновато, но это только по ассоциации с водородной бомбой. На самом деле теромядерные реакторы вполне безопасны.

Почему? Потому, что в них вырабатывается энергии ровно столько, сколько должно уйти потребителю, а технологический запас по мощности для разреженной плазмы нужен мизерный. Если вдруг камера токамака или стелларатора внезапно полностью разрушится, плазма полностью высветится (тяжелых-то атомов в ней нет) и остынет, прежде чем дойдет до стен помещения. Ремонтники выругаются – то ли дело в дежурке лясы точить – но уже через 5 мин. смогут притупить к ликвидации без защитных средств.

Так что же общего у печей Кузнецова с термоядерными реакторами? То, что энергия дымовых газов благодаря принципу свободного прохода не прокручивается много раз в потоке, пока не протолкнется в тело печи, а пропитывает его сразу же. И деться ей оттуда теперь некуда, кроме как в помещение и/или водогрейный регистр.

Первое: колпак на колпаке

Принцип построения печи, позволяющий реализовать преимущества свободного хода газов, известен давно. Это – двухколпаковая печь, схема устройства которой показана на рис. Начнем разбор с левой его поз.

Наружный воздух поступает через поддувало 1 в топку 2. Топка может быть снабжена сужающимся соплом – хайлом – в котором в одноколпаковой печи образуется газовая вьюшка: легкие нагретые газы под колпаком своим давлением не пускают «на продув» тяжелый наружный холодный воздух, как воду в опрокинутый стакан. Но в двухколпаковых печах газовая вьюшка из-за тяги со стороны второго колпака часто оказывается неустойчивой. Поэтому двухколпаковые печи до Кузнецова строили редко.

Сразу после растопки, когда горят самые легкие и энергичные фракции топлива, горение происходит в режиме, близком к наиболее эффективному пиролизному. В печах Кузнецова – в пиролизном режиме, они специально так и сконструированы. Пиролизные газы догорают под сводом 4 первого колпака 3. Подсводное пространство первого колпака аналогично дожигателю чисто пиролизной печи.

Пиролизное горение под колпаком получается саморегулирующимся: если топливо очень уж разгорелось, «подушка» догорающих газов расширяется вниз; вверх не дает свод колпака. Из-за этого затрудняется отток дымовых газов, он ведь идет вниз. Соответственно, слабеет и тяга, горение немного утихает. Если же горение ослабевает, все происходит наоборот.

При переходе горения в малоактивный режим или дотлевание углей оба колпака работают уже просто как теплоприемники канальных печей, добирая остаточное тепло топлива. Но в голландках и шведках оно большей частью «просвистывает» в трубу: согласно всем известному гидродинамическому закону Бернулли, в узком канале скорость потока будет больше. А под колпаками остаточные газы будут неторопливо ворочаться, пока их тепло не уйдет в кирпич.

Примечание: в канальных печах при сильном ветре снаружи часто приходится выгребать из топки еще тлеющие уголья и закрывать вьюшку, иначе все тепло «высвистит», пока топливо догорит до золы. В колпаковых печах этого вредного эффекта нет – резкое расширение от дымохода в колпак не позволяет ветру разгуляться в печи, и можно спокойно ждать, пока топливо не отдаст свой запас энергии до последней калории.

Идеальная двухколпаковая печь – круглая в плане. Тогда ее тело 5 является одновременно и вторым колпаком. В нем также есть невидимая зона термохимических реакций 6 под сводом. В ней нейтрализуются остатки моноокиси углерода (угарного газа) и окислов азота, образующихся в топке вследствие значительно более высокой, чем в пламенной печи, температуры сгорания. В дымоход 7 уходят только углекислый газ и пары воды.

Хотя круглую кирпичную печку обычного типа сложить можно, но, если она двухколпаковая, устроить в ней прочистные дверцы сложно, а чистить ее (когда-то же, да придется) трудно. Поэтому на практике двухколпаковые печи выполняют, если привлечь аналогию с электроникой, не по параллельной, а по каскадной последовательной схеме: второй колпак водружают на первый и соединяют колпаки между собой дымоходами (или одной сплошной широкой щелью) с тыла печи, правая поз. на рис. КПД кирпичной печи при этом падает всего на 1-2 процентных пункта.

Примечание: чтобы в круглой двухколпаковке газовая вьюшка была устойчивой, кроме ураганных ветров, кольцевой зазор L2 между первым и вторым колпаками должен быть шире такого же L1 между топкой и первым колпаком.

В том и другом случае во второй колпак можно безо всяких опасений встраивать водогрейный регистр любого типа. Основное тепло телу печи передается под сводом первого колпака. Это, кстати, тоже одна из причин, почему раньше двухколпаковки не были в употреблении: при дешевом топливе небольшое повышение КПД не окупало сложности работы, а мыться на кухне в корыте тогда было делом обычным.

Теперь и топливо дороже, и требования к качеству жизни выше. И тут второй колпак пришелся как раз кстати. Сколько бы тепла под ним не ушло в водогрейку, режим горения не нарушится: первый колпак из плохо проводящего тепло кирпича надежно изолирует высокотемпературный каскад от паразитных теплопотерь.

И в то же время газы под второй колпак подходят, с одной стороны, достаточно остывшие и прореагировавшие, чтобы теплообменник можно было выполнять из обычных конструкционных материалов, не опасаясь его прогорания и осаждения сажи на нем. С другой – температура во втором колпаке при КПД печи в 80% будет в пределах 200-400 градусов, что дает как раз достаточный температурный градиент для эффективной передачи тепла воде.

О многоколпаковках

В принципе возможно круглую колпаковую печь выполнить многокаскадной; каждый каскад – 2 колпака, с отверстием в своде и глухой сверху, как показано на рис. При трех каскадах (6 колпаков), конструкцию, которую можно условно назвать печью со свободным ходом газов (левая поз. на рис.) возможно сделать самонастраивающейся под любое топливо, от мазута до кизяка, с КПД до 97-98% в любом режиме топки. Однако точному аналитическому расчету она не поддается, а компьютерное моделирование требует достаточно мощной аппаратной и программной платформы.

Печь с четными (с отверстием в своде) колпаками, доведенными до ее пода (правая поз. на рис.), способна, в принципе, показать КПД в 85-90%, в зависимости от режима горения и вида топлива. Но и ту, и другую, во-первых, очень сложно чистить. Во-вторых, первый колпак получается очень маленьким, и температура под ним будет вполне пиролизной, около 1500 градусов. Никакой металл ее не выдержит, разве что платина. Вольфрам и тот сгорит, как нитка лампочки с разбитой колбой. А будет ли держаться на весу футеровка для пиролизных печей, на опыте пока никто не определял.

Примечание: черные пунктирные линии на рисунках – не металлоконструкции. Это образующие (параболы и прямые) соответствующих размеров: диаметров дымовых отверстий и расстояний нижних обрезов колпаков от пода.

Видео: пример проекта двухколпаковой отопительно-варочной печи

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…

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.

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.

Третье: шаг вправо, шаг влево…

Высокие нагрузки на материал в печах Кузнецова требуют не просто тщательной разработки конструкции, но и соблюдения при этом некоторых основополагающих уже конструкторских принципов. Главный из них – плавающая топка из шамотного кирпича марки ШБ-8 или Ш-5. Тело печи выкладывается из керамического кирпича марки не ниже М150.

Что значит плавающая топка? Во-первых, вокруг нее целиком, или в точно рассчитанных автором местах, должен быть сухой шов. Сделать его не так-то просто: по выкладке последнего ряда шамота (если иное не оговорено в спецификации на печь) глиняный раствор из швов между шамотным и обычным кирпичом выковыривается, а вместо него вставляются прокладки из минерального картона – базальтового, каолинового и т.п.

Во-вторых, нужно неукоснительно соблюдать принцип несвязности модулей. Что это такое, показывает рис. Никакие выступы шамота не должны входить в пазы обычного кирпича, и наоборот, даже с демпфирующими швами. ТКР и теплоемкость шамота существенно отличаются от «кирпичных», и топка, связанная с телом печи, порвет кладку при растопке. Топка «кузнецовки» должна представлять собой компактный модуль, установленный в гнездо из обычного кирпича. Как при этом устроить ее выход в дымоход, автор подробно объясняет на сайте.

Также неукоснительно нужно следовать его рекомендациям касательно выбора и подготовки материалов. «Кузнецовки» хоть и кирпичные, но высокотехнологичные, и терпят замену на эрзацы и небрежность не более, чем ракета или подлодка – замену титана и композитов жестянкой. Последствия, правда, не будут столь катастрофическими, но и видеть их придется дома, а не вычитывать в новостях. И платить из своего кармана.

В целом по технологии: печь Кузнецова может соорудить старательный, внимательный и аккуратный новичок. Но действительно опытный печник, с полупьяна, но бездумно выкладывающий действительно очень хорошую плиту или голландку, на печи Кузнецова обязательно осечется.

О последователях

Тем не менее, «кузнецовки» не есть некое чудо несказанное. Уже нашлось немало любителей и мастеров-профи, не только повторяющих оригинальные конструкции Игоря Викторовича, но и создающие свои самостоятельно. На рис. справа – чертеж, а на рис. в разделе – порядовка одной из них.

У нее две особенности. Первая – растопочные ходы на 21-м ряду. Они вполне аналогичны холостым воздушным ходам Кузнецова, но включаются в работу при растопке, ускоряя и облегчая ее. На пламени или тлении их пропускная способность не позволяет обеспечить выход газов, и канальчики эти заглушаются газовыми пробками.

Вторая – пиленые вдоль, да еще и на угол, кирпичи в 17-м, 28-м и некоторых других рядах. Вообще-то и печники, и просто строители знают, что кирпичи вдоль не пилят. Но это убеждение сложилось во времена, когда и понятия «угловая дрель», она же болгарка, не было. Об алмазном инструменте тогда только слыхали, что, мол, применяется такой где-то в секретных цехах военных заводов.

Но пилить кирпич вдоль болгаркой на весу все равно нельзя, его прочность упадет ниже предельно малой из-за биений инструмента в руках. Тут два варианта, первый: установить инструмент в станину с ходящим в вертикальной плоскости рычагом, чтобы получится отрезной станок. Такую можно сделать самому, есть и готовые в продаже.

Другой способ годится, если на хозяйстве имеется циркулярка хотя бы на 1500 обмин, а лучше – на 2500-3000. Тогда алмазный круг по камню заправляют в нее вместо штатного пильного зубчатого. Этот вариант предпочтительнее: опорная доска с уголковым упором обеспечивают рез гораздо более чистый и точный. И при необходимости можно допилить с другой стороны, не рискуя получить на спиле высокую ступеньку.

Видео: процесс кладки печи 3 х 3,5 кирпича

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.

clubpechnikov.ru

Колпаковая печь для отопления дома

Преимущества и недостатки колпаковой печи

Механизм работы