Обзор и возведение колпаковых печей Кузнецова

Постараюсь объяснять просто, на пальцах. Эта тема давно назревала. Я выскажу свое мнение.

Мастер придумал большое разнообразие печей, которые отличаются не только внешним видом, но и предназначением:

  • отопительные;
  • для приготовления еды;
  • для бани;
  • уличные, типа барбекю;
  • печи с лежаком.

Когда вы определитесь с вариантом печи для бани, которую хотите сделать у себя дома, то, в первую очередь, нужно будет сделать чертежи для порядовки. Порядовка – это способ кладки кирпича, причём каждый ряд ложится по-разному. Сбор порядовки напоминает конструктор, если приложить усилия и потратить немного времени, то с этим справится каждый.

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.

Печи в домах

Истории создания

В истории создания домашних кирпичных печей, особенно известны мастера и разработчики Кузнецов И. В., Грум-Гржимайло, Подгородников И.С. Кузнецов является автором 150 разработок, которые были воплощены в реальность.

Особую популярность приобрели печи Кузнецова с водяным отоплением. Они признаны не только в постсоветских странах, но и заграницей.

Дымоходы

Классические печи в домах в комплекте с варочными панелями, несмотря на отличия в конструкции, имеют одну особенность, которая их объединяет – естественная тяга дымоотвода.

Эта особенность имеет непосредственное влияние на эффективную работу печи. Без природной тяги, печь не сможет работать, даже современные котлы на твердом топливе нуждаются в этом.

Читайте также:  Как правильно топить кирпичную печь дровами?

Особенности печи Кузнецова

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.

Колпаковые печи — одни из самых распространённых и по характеристикам ничуть не уступают канальным печам.

Данная печка — новейшая разработка в консервативной сфере: монтаже и проектировании печей. Эту печку отличает принципиально новый метод использования горячего газа.

В конструкции стандартного типа движение холодного и горячего газа происходит за счёт тяги воздуха, поступление которого происходит через зольник.

Колпаковая печь по своему принципу очень похожа на работу ракетных печей, где горячие газы движутся не под воздействием тяги дымовой трубы, а благодаря силе тяжести самих газов.

Особенности печи Кузнецова

Порядовка при выкладке печи Кузнецова

При выкладке печи Кузнецова соблюдаются выведенные им пропорции:

Порядовка при выкладке печи Кузнецова
Порядовка при выкладке печи Кузнецова
  • При построении канала, восходящего из камер первого яруса, у второго яруса колпаковые камеры сделайте в четверть кирпича. Таким образом удастся увеличить длину топки.
  • На 17-18 рядах перекрывайте колпаки первого яруса. Это будет 2/3 от полной высоты вашей печки. Данная высота очень хорошо подходит для деревянного дома.
  • С каждой стороны, в боковых внутренних стенках, нужно сделать отверстия для розжига, размером 6х6 см. Они должны быть расположены в 21 ряду. При таком расположении обеспечена удобная чистка и отсутствие засорений.
Порядовка при выкладке печи Кузнецова
Порядовка при выкладке печи Кузнецова

Простые правила эффективного теплообменника

Принцип работы печного отопления.

Если в доме есть готовая кирпичная печь, то организация водяного отопления своими руками – довольно несложная задача. Для этого достаточно поместить в топку самодельный котел в виде змеевика или любой другой формы. Главное, что необходимо учитывать при этом:

  • Перепад высоты между выходом жидкости из теплообменника и входом в него;
  • Необходимо обеспечить максимально возможную площадь его поверхности;
  • Теплообменник не должен мешать загрузке и горению топлива.

Если же сооружается печь своими руками, то котел для кирпичной печи можно сделать максимально эффективным. Для этого необходимо соблюсти несколько важных условий:

  • Продукты сгорания должны выходить из дымохода максимально холодными;
  • Большая теплоотдача печных газов внутри печи повышает ее КПД;
  • Теплообменник лучше всего помещать в дымоходе, а не в топке.

Возможно, эти правила покажутся несколько странными, ведь по логике лучше всего теплообменник должен нагреваться на открытом пламени топки. Однако необходимо учитывать и другие процессы, происходящие в печи. С точки зрения физики, пламя – это сгорающие частицы топлива. И если мы будем отбирать у этих частиц тепло, тогда они не будут сгорать полностью, что снизит полезность печи.

Схема подключение котла к отопительной системе.

Кроме того, для лучшего нагрева теплоноситель должен двигаться навстречу потоку тепла. Только таким образом сохраняется разница температур между разными частями теплоносителя, повышая эффективность нагрева и обеспечивая лучшую его циркуляцию внутри системы.

Еще одним плюсом такого расположения нагревательного бака является то, что на нем образуется меньше конденсата, что способствует отсутствию коррозии.

Основные правила создания отопительной печи

Основные правила создания отопительной печи
  1. Чтобы сделать печи Кузнецова порядовки (схемы кладки) следует распечатать заранее.
  2. Расположенная внутри печи огнеупорная оболочка должна быть свободной со всех сторон, поскольку в процессе нагрева кирпич расширяется.
  3. Внутренняя огнеупорная кладка в случае использования шамотного кирпича выполняется всегда на ребро. Если кирпичи изготовлены из глины, на внутренних стенках и на столбиках, их укладывают на усмотрение печника.
  4. Для усиления связки через каждые два кирпичных ряда прокладывают проволоку.
  5. Когда создается печь Кузнецова – порядовка печей из кирпича для дома предусматривает, что различные элементы (например, дверцы) устанавливают таким образом, чтобы оставалось место на расширение. Между кирпичом и элементом из металла размещают специальную прокладку.
  6. После завершения строительства конструкции из кирпича ее следует обработать огнеупорным составом.
  7. Первую растопку начинают с минимальной температуры и в дальнейшем ее постепенно повышают.
Читайте также:  Как прочистить дымоход от сажи народными средствами

Как построить печь Кузнецова самостоятельно

Перед реализацией идеи сделать печь Кузнецова своими руками, вам нужно определиться с тем, какую функцию она должна выполнять. Кузнецовым разработано более 150 чертежей отопительных приборов, поэтому определиться и выбрать вариант, подходящий именно вам, не составит труда. Мы будем рассматривать вариант простой отопительной печи. Изучите план помещения, в котором собираетесь ее устанавливать. Если дом еще не построен, планируйте размещение так, чтобы каждая комната была в равной степени обогрета. Встраивать отопление в готовый дом не желательно, но при необходимости возможно. В таком случае нужно учесть расположение балок и несущих конструкций во время организации места для дымохода.

Основные правила, которые надо знать

  • Огнеупорная оболочка внутри печи должна как бы висеть в воздухе, быть свободной со всех сторон. Это необходимо потому, что кирпич расширяется во время нагрева.
  • На чертежах не всегда видно, но внутренняя огнеупорная кладка делается обязательно на ребро. Это касается шамотного кирпича. Глиняный кирпич на столбиках и внутренних стенках кладется на усмотрение мастера.
  • Через каждые два ряда кирпича нужно усилить связку проложив проволоку.
  • Металлические элементы, дверцы и другие приборы нужно устанавливать, оставляя место на возможное расширение. Между кирпичом и металлическим элементом кладут специальную прокладку.
  • Желательно обработать кирпич по окончании постройки огнеупорным составом.
  • Первая растопка начинается с минимальной температуры и с дальнейшим постепенным подогревом.

Порядовка

Выкладка печи самостоятельно для человека с руками посильная задача. Принцип работы печи может понять любой человек, это нетрудно. Но для создания качественной печи следует все-таки беспрекословно пользоваться чертежами и порядовками. Порядовка — это комплекс чертежей, изображающих пошаговую выкладку печи, по каждому ряду кирпича в отдельности. Что-то изменять в чертежах произвольно не рекомендуется. И тем более не стоит этого делать, если вы беретесь за такую работу впервые. Кузнецов потратил многие годы усердной работы и кропотливого труда для создания сотен идеальных и проверенных чертежей. Вам остается только выбрать и приступать к делу.

Какие материалы вам понадобятся

  1. Кирпич для внутренней кладки. Используется огнеупорный шамотный кирпич. Нужное количество его лучше всего посчитать самостоятельно по чертежу. Его надо для простой конструкции не так уж и много. Некоторые, по причине ограниченных финансовых возможностей, не используют шамотный кирпич. Это допустимо.
  2. Кирпич для наружной кладки. То есть обычный глиняный кирпич, допустимая марка — М150. Кирпич более низкого качества для постройки тепловых приборов лучше не использовать.
  3. Глина (100−130 кг). Ее желательно приобрести хорошего качества, тем более в магазинах сейчас широкий ассортимент достойного материала. Выбор некачественных материалов может негативно отразиться при первом же обжиге готовой печи. Такой раствор запросто растрескается.
  4. Очищенный песок. Обычно песка берут вдвое больше чем глины. Можно купить готовый глинопесчаный раствор в магазине. Так вы не прогадаете с пропорцией. Смеси глины и песка на 500 кирпичей нужно около 0,2 куб. м.
  5. Металлическая фурнитура. Это задвижка, дверки топочная и поддувальная, колосник, 5 метров проволоки и два стальных уголка.

Разновидности двухколпаковых печей

Чтобы сделать варочные печи из кирпича своими руками, для начала нужно понять, какая площадь помещений будет отапливаться и подобрать оптимальную схему. На данный момент существуют проекты печей с двумя колпаками нескольких разновидностей:

Разновидности двухколпаковых печей
  • классическая, с варочной плитой и нишей для сушки вещей;
  • двухколпаковая шведская печь с духовкой, плитой и нишей.
Разновидности двухколпаковых печей

Прочие разновидности, изобретенные известными русскими мастерами, используют тот же принцип действия, но с некоторыми изменениями в конструкции, улучшающими рабочие показатели данных отопительно-варочных печей. Подробное описание работы классического варианта отопительно-варочного устройства можно изучить на видео, представленном ниже. Там же в доступной форме показана порядовка двухколпаковой печи в 3D режиме с комментариями.

Разновидности двухколпаковых печей

Устройство двухколпаковых кирпичных печей не является каноническим и допускает внесение изменений в конструкцию, не нарушая принципа действия. Одно из таких изменений – добавление металлической духовки для приготовления выпечки или применения в качестве дополнительного источника нагрева воздуха в комнате. В классическом варианте она встраивается в пространство нижнего колпака, рядом с камерой сгорания. Ниже показана кирпичная печь с духовым шкафом в разрезе.

Разновидности двухколпаковых печей

На рисунке видно, что дымовые газы из топливника нагревают металлический корпус духовки сверху и по бокам, после чего остывают и уходят в вертикальный канал.

Разновидности двухколпаковых печей

В схеме реализовано главное преимущество шведских печек – в самом начале растопки, когда печь еще совсем холодная, из открытого духового шкафа уже можно получить поток приятного описание кладки и порядовку такой печки можно просмотреть на видео.

Разновидности двухколпаковых печей

Другой вариант установки духового шкафа предлагает схема печи Александра Бацулина. В этом случае шкаф встраивается в пространство верхнего колпака, находясь на пути потока продуктов горения, поднимающихся снизу. Преимущество технического решения в том, что раскаленные газы обтекают духовку со всех сторон, равномерно нагревая ее. Однако, процесс нагрева будет проходить не столь быстро, как в предыдущем варианте.

Разновидности двухколпаковых печей
Разновидности двухколпаковых печей

Также вместо арочного свода над варочной плитой с отводящим каналом здесь применяется простое перекрытие из кирпича на стальных уголках. Ниже на видео представлена кладка отопительных печей Бацулина с подробным описанием.

Разновидности двухколпаковых печей

Двуколпаковая печь Подгородникова  разработана в двух модификациях: простая отопительная (ИП-1) и с духовым шкафом (ИП-2), который установлен рядом с топливником, под варочной панелью.

Разновидности двухколпаковых печей

Порядовка печи Подгородникова ИП-1

Читайте также:  Как установить радиатор отопления в квартире своими руками?

Особого внимания заслуживают двухколпаковые отопительно-варочные печи Кузнецова. В действительности под руководством И. В. Кузнецова было разработано и построено большое количество разнообразных печей. Все эти изделия созданы по принципу: процесс горения и передачи тепла должен проходить естественным образом, без воздействия тяги дымоходной трубы. Газы проходят по своим трактам за счет изменения их массы вследствие нагревания или охлаждения, а дымоход подхватывает их уже на выходе. За счет этого и прочих разработок «Кузнецовки» практически совершенны и обладают достоинствами:

  • высокая эффективность – до 80%;
  • сжигать можно любое твердое топливо;
  • чистка дымовых каналов нужна раз в несколько лет;
  • расход строительных материалов в «Кузнецовке» гораздо меньше, чем в классической конструкции такой же мощности;
  • работоспособность сохраняется при невысокой дымовой трубе.

Изобретения и разработки, внедренные В. И. Кузнецовым, являются авторскими, поэтому каждая порядовка печи Кузнецова защищена авторским правом и размещена на его ресурсе Помимо чертежей и схем печей там есть множество рекомендаций, полезных для новичков, желающих выложить кирпичную печку самостоятельно.

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.

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.

Расчёт купольных отопительных приборов

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.