В народе печи Кузнецова называют «русскими теплушками». Отопительная печь используется уже на протяжении полувека и является одной из самых эффективных в работе. Спроектированные модели по проекту Игоря Кузнецова пользуются спросом даже в зарубежных странах. Используя специальные несложные чертежи и схемы в домашних условиях можно без проблем сложить кирпичные кузнецовские печи, которые будут не только одаривать теплом помещение, но и помогут в приготовлении блюд для всей семьи.

Что это за строение?

Устройства Кузнецова были созданы более 50 лет назад и на настоящий момент разработано более 150 вариантов различных проектов, имеющие свои особенности и предназначение. Основные разновидности:

• Варочная. Этот вид устройства используется для приготовления пищи. В такие печи устанавливают преимущественно чугунные плиты, на которых и осуществляется весь процесс готовки.
• Хлебная с духовкой. С хлебопечкой часто совмещаются варочные типы строений.
• Отопительная. Двухколпаковая печь для дома по системе Кузнецова служит прекрасной альтернативой газовому или электрическому отоплению. При условии правильной закладки и топки способна обогреть помещение даже в лютые морозы.
• Банные. Печи Кузнецова для бани являются самыми востребованными среди прочих видов. По проектам Кузнецова строится большинство подобных строений, которые можно обнаружить практически в каждом загородном доме или даче.
• Камины с водяным контуром. Полезные в быту приспособления. Люди, которые стремятся оснастить жилище горячей водой за счет топки печи непременно построят конструкцию с водяным котлом. Колпаковая печь Кузнецова с котлом водяного отопления широко используется в деревнях.
• Русская двухэтажная. Дровяные камины с лежанкой не потеряли свою актуальность, поэтому активно используются в быту.

На практике часто комбинируется несколько видов печей в одну модель.

Преимущества и недостатки печей Кузнецова

Плюсы использования

Печи Кузнецова имеют ряд положительных моментов при эксплуатации:

Конструкция постройки обеспечивает ей хорошую тягу.

• равномерный прогрев модели и отдача тепла;
• мощная тяга даже при условиях скромного дымохода;
• возможность выбрать место для установки металлического элемента нагрева;
• альтернативные варианты топливных материалов;
• возможность выбрать дизайн;
• отсутствие необходимости в регулярной чистке печи и труб;
• образовывается максимальная температура в процессе горения;
• низкие показатели потери тепла;
• экономичность работы;
• устойчивость к разрушению.

Минусы использования

• Необходима высокая точность при соблюдении всех правил закладки.
• В случае отопления не обойтись без альтернативных источников обогрева. В противном случае затраты превышают ожидания.
• Недостатки в несовершенстве некоторых моментов системы работы печи.

Необходимые материалы и инструменты

Отопительно-варочная печь Кузнецова предусматривает наличие следующих материалов, чтобы полностью обеспечить проект:

Нужно закупить огнеупорные кирпичи.

• кирпич для печи (красный, огнеупорный);
• колосниковая решетка;
• дверца для печной, варочной топки и поддувала;
• панель для варки;
• «летняя», топочная и задвижка для дымоходной трубы;
• металлический уголок и полоска;
• лист металла, керамическая плита или любой другой имеющийся материал с огнеупорными свойствами.

На одних материалах двухколпаковая печь не построится, поэтому стоит заблаговременно позаботиться о наличии строительного инвентаря. Список необходимого оборудования может меняться в зависимости от желаемой постройки и дополнительных требований заказчика. В работе также не обойтись без следующих инструментов:

• кельма;
• шпатели;
• миксерная насадка для раствора;
• строительный уровень;
• болгарка;
• перфоратор;
• отвес;
• посуда для замеса раствора.

Подготовка к работе

До того как соорудить печи Кузнецова своими руками, внимательно изучается схема постройки, уточняются все спорные моменты кладки. На начальном этапе необходимо заложить мощный фундамент, чтобы конструкция выстояла перед всеми внешними факторами в будущем. Важные советы на подготовительной части работы:

Перед постройкой деревянные стены нужно обшить металлическим листом.

• Очаг и колпак совмещаются сухим швом, чтобы потоки воздуха правильно циркулировали в процессе топки печи.
• Камин не должен содержать над камерой топки катализатор, выполненный из огнеупорного кирпича в виде решетки.
• Топочная часть и колпак не объединяются по причине того, что процесс сгорания дров должен осуществляться в определенном объеме для создания максимальных показателей температуры.
• Если помещение имеет деревянные стены, конструкция печи заблаговременно ограждается специальными металлическими пластинами.

Чертежи и схемы

Купольные кузнецовские печи не так просты в изготовлении, как кажется вначале. Если порядовка закладки нарушается, раствор приготовится не той консистенции и состава, который требуется, конечный итог выйдет неутешительным. Перед установкой правильно подбирается схема постройки, подробно изучаются чертежи и только потом ведется работа.

Размеры и количество необходимых материалов зависят от чертежа, по которому выполняется устройство.

Экология потребления. Усадьба: Печи инженера Кузнецова известны не только на родине, но и во всем мире с 60-х годов прошлого века. Причем актуальность разработок полувековой давности нисколько не стала меньше, а наоборот - печи Кузнецова все более популярны.

Печи инженера Кузнецова известны не только на родине, но и во всем мире с 60-х годов прошлого века. Причем актуальность разработок полувековой давности нисколько не стала меньше, а наоборот - печи Кузнецова все более популярны. Целью модернизации старинной конструкции русской печи при не столь значительном изменении ее внутреннего устройства было создание отопительного агрегата с более высоким КПД при экономии топлива. Возможно, это было предвидение - поскольку тенденция к удорожанию всех видов энергоресурсов, в том числе и биологического топлива, упорно говорит о том, что экономить ресурсы нам придется, и со всей серьезностью? Но полвека назад слова «энергоэффективность» и «энергонезависимость» в контексте жилого дома были не так знакомы, как сегодня.

Внешний вид колпаковой печи Кузнецова практически не отличается от моделей традиционных русских печей. Но теплотехнические параметры несколько иные - всего один пример:

• для обогрева дома, имеющего площадь до 100 м2, достаточно одной колпаковой печи Кузнецова, вырабатывающей примерно 4-5 кВт
• по справочным данным: для отопления данного объема нужен агрегат с показателем не менее 10 кВт тепловой мощности

Плюсы печей Кузнецова:

• Очень высокий КПД, применительно для печей, работающих на дровяном топливе - не менее 80%
• Топливо сгорает при высоких температурах
• Печь работает на всех видах твердого топлива - древесина, каменный и бурый уголь, брикеты и т.д.
• Сгорание топлива до минимального зольного остатка, как следствие - не только экономия топлива, но и упрощение эксплуатации, поскольку чистить печь от золы нужно намного реже
• При периодичности топливных закладок в кузнецовку всего два раза в сутки можно иметь тепловой режим в доме, выгодно отличающийся даже от режима квартир с центральным отоплением. Квартира в многоэтажке имеет более частые температурные колебания, чем частный дом, отапливающийся печью Кузнецова, дающей равномерную тепловую отдачу между топками
• Совмещение печи Кузнецова и водяного отопления дома несложно и часто применяется на практике. Внутри топки устанавливают трубчатый теплообменник и соединяют его с трубопроводом отопительного контура. Основной плюс - теплотехника и теплоотдача печи при модернизации остаются неизменны, без малейших снижений эффективности
• Конструкция кузнецовки позволяет устраивать невысокие дымоходы, причем снижения тяги при этом не происходит. Данный факт несколько удивляет тех, кто впервые знакомится с конструкцией и работой данных печей
• Особенности внутренней конструкции печей Кузнецова позволяют устанавливать агрегат практически в любых помещениях любых размеров, независимо от того, для чего помещение предназначено. И в кухнях, и в общих комнатах печь выглядит солидно и эстетично, и органично вписывается во многие интерьеры
• Самая интересная и необычная в контексте домовой печи особенность кузнецовки: можно не закрывать вьюшку. Эта важнейшая деталь печи и одно из условий безопасной повседневной эксплуатации - для печи Кузнецова нужна только в том случае, если наступает внештатная ситуация. Дело в том, что когда процесс сгорания топлива подходит к завершению и начинается остывание, тяга в каналах печи перераспределяется самопроизвольно, «автоматом»

Перераспределяется тяга по особой схеме, которая является уникальной особенностью конструкции печи. В устройство введены каналы, которые называются низовыми. По этим низовым каналам воздушные потоки, подчиняясь тяге, проходят рядом с нагретыми частями печи. При наличии огня в топливном отсеке печи этот огонь «притягивает» на себя часть воздушных потоков

По материалоемкости печи данной конструкции также имеется интересный факт: колпаковая печь Кузнецова имеет больше свободного пространства внутри, она более «пустая» по сравнению с большинством многоканальных моделей. Порядовки могут иметь вариации, но по расчетам видно, что печь Кузнецова требует меньше стройматериала для возведения, примерно в 1,4-1,5 раза на единицу вырабатываемого тепла.

Особенности устройства печи Кузнецова

Известно, что устройство дымоходных труб в виде длинных и узких канальных конструкций имеет одной из целей - экономию. Вихревой поток раскаленных дымовых газов не доберется до выхода из дымоходной трубы, пока не оставит всю свою энергию и тепло в печи. Все классические печи, имеющие сложные многооборотные дымоходные каналы (например, пятиоборотные голландские печи) имеют в той или иной степени турбуленцию потоков в своих сложных трубах. Печь часто гудит зимой, эту «музыку» слышали все, кто отапливается большими печами.

Конструкции оборотных протяженных дымоходных каналов и длинных дымовых труб работают на то, чтобы заставить дымовой газ отдать все тепло внутри печки - в теории. Но на практике часто получается не совсем так, и в итоге отклонений КПД печи дает процент меньше ожидаемого - до 55-60%. Причина одна - большая часть энергии все же улетает в атмосферу через дымоход. Выделение тепла огромно, но в канальной конструкции только его часть идет на нагрев теплоносителя в теплообменнике и на обогрев воздуха помещения. Другая часть летит в трубу, по разным схемам, но ни одна из этих схем устраивать не может:

1. Раскаленный турбулентный поток вылетает в трубу, практически не успев остынуть
2. Дымовой газ остынуть успевает, но слишком быстро - и дымовые остатки в твердых частицах просто огромны, а сажевые наслоения заставляют чистить дымоход чаще, чем планировалось

Даже непонятно, какой из вариантов менее желателен. Когда инженеры-теплотехники шутят, то можно услышать сравнение канальной конструкции печи ни много ни мало, а с ядерным реактором. А вот кузнецовки сравнивают с термоядерным, причем вся выданная топливом энергия и все тепло идут в обогреваемое помещение. Но более важно то, что тепловой энергии выделяется необходимое количество - столько, сколько нужно и не более. Такая схема возможна по причине особой организации движения дымового газа - он не крутится многократно в каналах, а подается в тело печи сразу.

Колпаковая модель печи, сравнение

Колпаковая печь как модель известна давно, и в печах кузнецова используется та же схема - внутренняя полость печи устроена таким образом, чтобы топочных газ перемещался свободно. Но одновременно организован и пиролиз, и в результате топливо сгорает до мельчайших частиц.

Если рассматривать как пример двухколпаковую печь Кузнецова, то пиролизный процесс, причем саморегулирующийся, идет сразу под первым колпаком. Схема «регулировки» такова: как только горючее в топливной камере разгорается сильнее, заполняющий колпак топочный газ двигается книзу. Сдерживаемый колпаком газ не может уйти кверху, и не просто увеличивается в объеме, а становится плотнее и давит всей массой на огонь, который при этом не может не терять часть интенсивности. В результате процесс горении стихает до определенного значения, и давление газов ослабевает, затем весь процесс повторяется.

По мнению специалистов, в идеале двухколпаковые печки должны иметь круглое сечение. Тогда вторым колпаком будет служить наружный свод, или стенка агрегата, где будут нейтрализоваться генераторные газы - угарный газ СО и окиси азота. В дымоходную трубу при этом будет выходить только водяной пар и углекислый газ. Но при этом круглое сечение печи создает некоторые проблемы при возведении и эксплуатации:

1. Чистка круглой печки - неудобна, это отмечают владельцы таких печей
2. Дверцы смонтировать сложнее, чем в плоской стенке

В результате поступают практичнее - соединяют оба колпака дымоходом, установив их друг над другом. КПД при этом будет меньше, порядка на 2-3%. при желании интегрировать печку в отопительную водяную систему дома или иметь горячую воду от печи - проточные теплообменники устанавливают под вторым колпаком, а не под первым, который дает основной выход тепловой энергии. второй свод имеет температуру нагрева всего от 300 до 400 градусов, поэтому теплообменник выбирается сравнительно попроще, в том числе и по материалу. кроме того, под вторым сводом не будет сажевых наслоений, и металл встроенного теплообменника прослужит дольше.

Модификаций печей Кузнецова разработано очень много - причем не исключительно домовые печи для обогрева жилья. Имеется целый ряд моделей для бань, печки с лежанками. Отдельное место занимает популярная линейка отопительно-варочный печей. Но по принципу внутреннего устройства - все варианты сходны.

Некоторые нюансы по возведению печи Кузнецова:

• Тело печи возводят из красного печного кирпича, марка не ниже М150
• Для топочного отдела необходим жаростойкий и огнестойкий кирпич, практически единственный вариант - шамот. Марка Ш-5; Шб-8, размеры не имеют особого значения, поскольку топка конструкционно не связана с телом печи
• Вся конструкция топки должна быть отделена от тела печи, вариант - плавающая конструкция. Причем не просто отсутствует перевязка печных и шамотных кирпичей, а оба модуля принципиально отделены - недопустимы никакие крепежи, выступы или опорные части. Раствора между шамотной кладкой и печным кирпичом также быть не должно, а только компенсационные зазоры, заполняемые жаростойким материалом (базальтовый, каолиновый или другие виды картона или ваты). Причина - слишком большая разница характеристик теплоемкости и линейного теплового расширения шамота и керамики. Усилия и деформации в зоне контакта нагретого до высоких температур шамотного и керамического кирпича настолько велики, что приводят к разрывам в кладке стен печки. Разделение и устройство по плавающему принципу эту проблему решает.

Небольшой минус колпаковых печей - при уменьшении их объема немного снижается и КПД, даже при выборе идеальной формы печки - круглой в сечении. В небольших комнатах устанавливают обычно небольшие печи, поэтому некоторое снижение эффективности неизбежно. Интересная альтернатива изготовить печь Кузнецова из металла пока не имеет достойного воплощения в жизнь. Конструкция и форма кузнецовки никак не обуславливает напряжений сдвига, и это только один довод в пользу сварного металлического корпуса печи. Стоимость материала, конечно, слега пугает, но более дешевый чугун невозможен по причине массивности и хрупкости, в том числе и некоторой тепловой хрупкости.

Модель кузнецовки из стального листа, окрашенная порошковой краской - перспектива заманчивая, но и технические проблемы имеются, и одна из них - сложности выполнения эффективной футеровки сводов небольших печек. А первый колпак кузнецовки имеет под сводом очень высокие температуры, топочные газы слишком сильно раскалены и без футеровки металл долго не выдержит. Таким образом, кирпич для моделей печей Кузнецова пока не имеет конкуренции. опубликовано

Если у вас возникли вопросы по этой теме, задайте их специалистам и читателям нашего проекта .

О колпаковых печах знают не только в России, но и далеко за её пределами. Наряду с конструкциями канального типа они отапливают множество домов, поражая даже бывалых печников своей экономичностью и производительностью. К сожалению, об их создателе - И. В. Кузнецове, знают далеко не все. А ведь на счету изобретателя более полутора сотен различных конструкций, так полюбившихся владельцам загородных жилищ за необыкновенное удобство, неприхотливость и комфорт. Технология, разработанная известным печником, позволяет сооружать обогревающие приборы в современных домах, получая при этом не только качественное отопление, но и стильное дополнение интерьера. В рамках этой статьи мы расскажем о секрете успеха и конструктивных особенностях уникальных отопительных агрегатов, а также поделимся технологией строительства своими руками одной из наиболее популярных купольных печей Игоря Викторовича Кузнецова.

Особенности колпаковых печей Кузнецова

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

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

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

Особенности движения газов в купольных печах

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

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

Колпаковый твердотопливный теплогенератор в разрезе

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

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

Из более совершенной конструкции печи проистекает масса достоинств:

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

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

Отопительно-варочная печь Кузнецова является весьма компактным отопительным прибором

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

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

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

Конструкция и принцип действия

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

Принцип действия двухколпаковой печи

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

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

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

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

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

Принципиальная схема простейшей печи Кузнецова

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

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

Расчёт купольных отопительных приборов

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

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

Купольная печь, предназначенная для отопления двухэтажного дома

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

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

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

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

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

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

Что понадобится для строительства

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

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

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

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

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

Подготовительные работы

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

Варианты размещения дымохода для колпаковой печи

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

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

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

Как соорудить печь при помощи схемы порядовки своими руками

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

Укладку первого ряда ведут всплошную

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

Один из способов обустройства компенсационных швов

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

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

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

Высокотемпературная зона выкладывается шамотным кирпичом

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

Монтаж топочной дверцы

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Что следует учитывать во время строительства

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

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

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

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

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

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

Видео: Строительство отопительно-варочной купольной печи

Как видите, при аккуратной и вдумчивой работе повторить существующую конструкцию несложно. Порядовки печей Кузнецова не являются коммерческой тайной, поскольку сам автор предоставляет доступ к чертежам и схемам всем желающим. Учитывая огромное разнообразие отопительных агрегатов различного назначения, не составит труда найти колпаковую конструкцию, которая идеально подойдёт под ваши условия. Важно только помнить - в печном деле мелочей не бывает!

© При использовании материалов сайта (цитат, изображений) указание источника обязательно.

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.

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.

Почему – кузнецовки?

Но стоит ли останавливаться особо на печах именно Кузнецова? Стоит, потому что они того стоят. Игорь Викторович с самого начала рассматривал 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 . 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 .

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 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 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.

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: , 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 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 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 . 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.

Несмотря на современное изобилие разнообразных отопительных приборов и систем, кирпичные печи не спешат «сдавать позиции». Многие хозяева строящихся загородных домов, планируя систему отопления, предусматривают место и для этого традиционного отопительного сооружения, которое при любом раскладе сможет и обогреть, и помочь с приготовлением пищи.

Мало того, в этой сфере идет постоянное развитие, поиск интересных решений, разработка новых моделей, отличающихся повышенными эксплуатационными характеристиками. Ярким примером тому служат так называемые колпаковые печи. А самыми популярными из колпаковых печей являются конструкции российского инженера И.В. Кузнецова. Он с далекого 1962 года занимается усовершенствованием уже существующих конструкций и разработкой новых их вариантов. В итоге появилось порядка 150 моделей, которые имеют разные габариты и рассчитаны на обогрев различных площадей.

Печи Кузнецова пользуются широкой популярностью. Поэтому , для удовлетворения запросов заинтересованных читателей, темой настоящей публикации станет колпаковая печь своими руками - видео инструкция + порядовка. Будет представлен один из многофункциональных вариантов таких печей, который имеет вполне доступную для самостоятельного возведения конструкцию.

Колпаковые печи Кузнецова

Общие принципы колпаковых печей

Печи, разработанные И.В. Кузнецовым, отличаются высокой эффективностью своей работы. А кроме того , им присущ весьма эстетичный внешний вид, который способен дополнить и гармонично вписаться в дизайн интерьера, выполненного в любом стиле.

В просторечье конструкции этого инженера часто называют «колпаковки » или «кузнецовки ». Их заслуженная популярность объясняется тем, что они выгодно отличаются от других печей своей экономичностью и повышенной теплоотдачей. Практически все печи Кузнецова имеют КПД, приближающийся к 80÷85 % , в то время, как этот показатель традиционной русской печи не превышает 60%, несмотря на ее большую массу и внушительные линейные размеры.

Такая высокая производительность была достигнута благодаря удачно расположенным внутренним каналам печи , по которым осуществляется движение нагретых газовых потоков. Практически все ранее используемые схемы печей имеют канальную систему отвода нагретых газов, которая, в принципе, представляет собой длинный лабиринт. Горячий воздух, двигаясь по такому лабиринту, отдает тепло кирпичу и быстро остывает. Без хорошо организованной тяги в таких конструкциях замедляется или прекращается отток продуктов сгорания из топочной камеры, поэтому дым нередко начинает поступать в помещения (например, при сильном ветре на улице).

В конструкциях Кузнецова действуют принципы свободного движения газов, поэтому теплообмен в них осуществляется другим способом. Колпаки-своды, которые обустроены внутри печи, ступенчато осуществляют забор тепла из горячих потоков. Остывшие же газы не уходят сразу в трубу, а медленно опускаются вниз колпака и только оттуда устремляются в трубу дымохода, а их место в верхней части колпака занимают новые потоки горячего воздуха. Так происходит до тех пор, пока в топке печи присутствует жар.

Данный процесс можно проследить наглядно, проведя эксперимент с горячим дымом, запущенным в перевернутый стакан - он сначала поднимается вверх , касается дна емкости , нагревает его, а затем, распределяясь по стенкам, опускается в его нижнюю часть, таким образом, охватывая теплом все пространство стакана.

Конечно же, печи Кузнецова имеют более сложную конструкцию, но главное , что процессы движения газов происходят естественным образом. Благодаря этому и удается добиться высокой теплоотдачи и нешуточной экономии твердого топлива.

Отдельно нужно сказать о тяге, создаваемой в подобной печи. Она образуется не только благодаря дымоходу, но и по той причине, что высокая температура газов, которые поднимаются под свод колпака, способствует созданию разрежения воздуха. В связи с такими явлениями, тяга в колпаковых печах также образуется естественным образом, не требуя возведения высокой дымоходной трубы, без которых, например, никак не обойтись при постройке и .

Цены на печи

колпаковая печь

Необходимо отметить, что колпаковые печи разделяются на различные типы по своей функциональности, как и обычные канальные сооружения. Так, они подразделяются на следующие «классы»:

• Отопительные. Предназначены только для отопления помещений. Этот вариант, кстати, выбирается реже всего, так как обычно собственники частных домов предпочитают многофункциональные конструкции, потому что они более практичны.
• , имеющие одно— или двухкомфорочную варочную плиту. Такая конструкция будет работать как для отопления, так и для нагрева воды, приготовления или разогрева пищи. Одним словом, она выручит владельцев дома в любой ситуации.
• , предназначение которых понятно уже из названия.
• Многофункциональные конструкции, включающие в себя не только варочную плиту, но и духовой шкаф, сушильную камеру, водогрейный бак или контур, а также подогреваемую лежанку.

Причем , если выбрать печь с широким входом в топку и установить в него остекленную дверку, то печь может быть использована и в роли камина

Как можно видеть, ассортимент колпаковых печей достаточно велик. Существует возможность выбрать тот вариант, который идеально подойдет и по функциональности, и по своим габаритам, и по показателям тепловой мощности для конкретной площади дома.

Явные достоинства колпаковых печей

К преимуществам колпаковых конструкций печей можно отнести следующие моменты:

• При строительстве колпаковых сооружений требуется намного меньше кирпича и, как следствие, раствора для его кладки. Да и саму кладку выполнять значительно проще, так как не придется выводить длинные лабиринты каналов для перемещения газовых потоков.
• Благодаря меньшему количеству используемого материала, печь получается более легкой , а это, в свою очередь, значит, что фундамент под нее может быть не столь массивным, как под канальные печи.
• Горение в данной конструкции происходит более интенсивно, поэтому в продуктах сгорания практически не остается твердых частиц. Как положительное следствие - налета на стенках дымохода будет гораздо меньше, и поэтому чистить его можно будет реже.
• Как уже упоминалось выше, часть дымохода, возвышающаяся над крышей, может быть меньше, чем у канальных конструкций, где труба должна иметь высоту не менее пяти метров.
• Неприхотливость колпаковой конструкции в обслуживании. Наличие узких каналов в канальных печах требует их частой прочистки, так как они быстро зарастают сажей. Их сужение значительно снижает тягу, что может привести к обратному ходу продуктов горения, которые начинают поступать в помещения.
• В колпаке этой конструкции образуется достаточное пространство для установки водяных теплообменников. Нагретая вода может быть использована для хозяйственных нужд или же пущена в отопительный контур, который принесет тепло в другие комнаты дома.
• Отмечается быстрый нагрев конструкции, а значит и отапливаемых помещений.
• Для таких печей свойственны равномерный прогрев всех стенок и их высокая теплоотдача.

Конструкция и принцип функционирования колпаковой печи

Печи Кузнецова могут быть одно— или двухколпаковыми. Второй вариант более распространён, так как эффективность его - существенно выше. Самая простая схема такой печи представлена на рисунке-схеме.

• Топка расположена в передней части печи. На схеме показан выход из нее нагретого воздуха - ровной красной стрелкой, направленной вверх.
• Далее, нагретый воздух из топки поступает в нижний колпак, отделенный от топливника несплошной перегородкой. Поступая в нижний колпак, горячий воздух поднимается к его потолку. Затем, остывая, постепенно опускается к его дну, где внизу, в задней стенке колпака расположено отверстие, ведущее в канал, соединяющий нижний колпак с верхним.
• Проходя по соединительному каналу, еще теплый воздух вновь поднимается к потолку, но уже верхнего колпака. Там горячие газы остывают и начинают опускаться к перекрытию, разделяющему нижний и верхний колпаки. Опускаясь вниз и проходя вдоль пола, горячий воздух попадает в отверстие, направляющее уже весьма сильно остывшие газы в дымоход.
• В верхней передней части топливной камеры устанавливается задвижка, называемая «зима-лето ». Она предназначена для направления горячего воздуха из топки напрямую в дымоходную трубу - это необходимо в летний период, когда должна работать только варочная плита. Если эта, а также расположенная выше (перекрывающая дымоход) задвижки находятся в открытом состоянии, продукты сгорания, найдя легкий путь выхода, не пойдут в трубу через колпаки, а отправится в нее напрямую. В зимний же период, нижняя задвижка закрывается, а верхняя открывается наполовину, и горячий воздух, проходя всю конструкцию печи, нагревает ее стенки и, уже остывший, отдавший тепло, уходит в трубу.

Если в колпаковую конструкцию планируется смонтировать , то его лучше всего установить в верхней части нижнего колпака. Такое место размещения никак не повлияет на режим горения топлива, а также на тепловое равновесие печи.

Расчет колпаковой печи

Чтобы печь оправдала возлагаемые на нее надежды, ее параметры должны соответствовать реальным показателям помещения (или нескольких помещений), подлежащего обогреву. Для правильного подбора конструкции печи, первое, что необходимо сделать, это определить объем помещения, которое планируется отапливать, а также просчитать возможные теплопотери. В расчет принимаются и размеры стенок печи, участвующие в прямом теплообмене, также с учетом целого ряда важных нюансов.

Эти расчеты – достаточно громоздки, и требуют для проведения определённого опыта и некоторых познаний. Поэтому часто исходят из распространённых «констант»: для хорошо утепленного дома при обычной топке можно исходить из показателя 0,5 кВт на квадратный метр площади комнаты. Но на случай сильных морозов лучше заложить еще и эксплуатационный запас – ориентироваться на величину 0,76 кВт /м².

Если нет опыта в подобных расчетах , то рекомендовано воспользоваться готовыми проектами, в которых разработчиками уже указана мощность прибора и площадь, на которую данная печь рассчитана. Тем более что сегодня предлагается большое количество моделей, имеющих различные линейные размеры и предназначенные для отопления любых разумных площадей.

А для пытливых читателей, которые все же желают провести самостоятельный расчет необходимой печи, на нашем портале будет опубликована специальная статья с подробным изложением алгоритма проведения вычислений и необходимыми справочными и табличными данными.

Возведение колпаковой печи

Подготовительные работы перед кладкой печи

В перечень подготовительных работ можно включить все те действия, которые будут перечислены и описаны в этом разделе.

Выбор модели и места для установки печи в доме

Перед тем как выбрать конструкцию и размер печи, нужно определить место ее установки в доме и примерную площадь, которая может быть выделена под нее .

При этом нужно учитывать расположение дымоходной трубы, так как она должна проходить через чердачное перекрытие между его балками, на расстоянии от них, как минимум 150 мм. Принимается во внимание, безусловно, и расположение стропильных ног крыши – там требования такие же.

Цены на кирпич

Фундамент под установку печи

Далее, для возведения печи потребуется подготовить надежный фундамент. Если печь строится вместе с домом, то необходимо помнить, что фундамент здания должен быть отделен от основы печного сооружения. Иначе, вследствие возможной усадки, перекос одного фундамента может потянуть за собой и конструкцию другого.

В том случае, когда печь решено возвести в уже построенном доме с деревянным полом, часть дощатого покрытия придется демонтировать. Фундамент должен быть шире и длиннее основания печи на 50÷80 мм в каждую из сторон. Если же дом построен на плитном бетонном фундаменте, а конструкция печи - относительно небольшая, то ее можно установить на общую основу дома. Но это обычно оговаривается разработчиками отопительного сооружения.

Для обустройства фундамента необходимо будет вырыть котлован, глубина которого будет зависеть от расстояния от пола до грунта. В общей сложности высота фундамента (с учетом всех слоем конструкции) должна составлять 500÷700 мм. Если пол поднять высоко над грунтом, то на высоту этого расстояния необходимо построить опалубку, так как фундамент должен выходить на высоту чистого пола.

На стенки опалубки необходимо будет закрепить гидроизоляционный материал, так как ее полностью придется заполнить бетонным раствором. Представленная выше схема слоев подходит для фундамента полностью, кроме верхнего бетонного слоя, находящегося в грунте, который и будет служить для него естественной опалубкой.

Если фундамент практически полностью будет утоплен в грунт, то после установки гидроизоляции по его стенкам, на дно котлована засыпается песчаная подушка в 150 мм, который нужно хорошо уплотнить. Сверху песка укладывается битый кирпич, крупный щебень и камни - их нужно тоже по мере возможности утрамбовать. Этот слой должен составлять 150÷200 мм.

Цены на щебень

Сверху камня засыпается щебень средней фракции. После этого вокруг котлована поднимается опалубка для заливки в нее бетонного слоя, который рекомендовано армировать, уложив в раствор металлическую сетку с ячейками 50×50 мм. Динамических нагрузок не предполагается, так что можно вполне применить бетон с марочной прочностью М 200 (примерные пропорции составляющих: цемент ПЦ 400 – 1 часть, песок строительный – 1,9 части, гравий или мелкий щебень – 3,6 части).

Для определения точного количества ингредиентов, необходимых для приготовления требуемого количества бетона под заливку печного фундамента, можете воспользоваться предлагаемым ниже калькулятором.