Колпаковая печь Кузнецова порядовка, фото, схема

Принцип функционирования кузнецовской печи

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

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

В сооруженной по кузнецовскому методу печи газы движутся свободно.

Схема работы колпаковой печи Кузнецова

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

Чтобы легче представить себе схему работы колпаковой печи Кузнецова, нужно визуализировать в своем воображении костер, разожженный на открытом воздухе. В результате того, что воздух имеет неограниченный доступ к пламени, от костра идет незначительное тепло, которое сразу же рассеивается в пространстве. Можно изменить характер процесса нагревания воздуха вокруг костра, если накрыть его колпакообразным сосудом, например, казаном большого размера

При этом внизу важно оставить зазор, чтобы совсем не загасить пламя. Как результат, горячий газ естественным путем поднимается к днищу казана и ограничивает доступ поступающего снаружи воздуха

После отдачи тепла стенкам сосуда он, спускаясь к открытому проему, постепенно охлаждается и выходит наружу, а его место занимает следующая порция жара.

Такой саморегулирующийся процесс характеризуется возможностью дозировки наружного воздуха и нахождения разогретого газа в сосуде до полного остывания.
Схема работы колпаковой печи Кузнецова

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

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

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

Чертеж колпаковой печи Кузнецова

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

Конструктивные особенности

Все печи Кузнецова (а их, напомним, более 150 образцов) можно разделить по функционалу:

отопительные;
варочные;
камины;
гриль;
комплексные.

И хотя самой популярной моделью являются варочные, где предусмотрена функция приготовления пищи, все указанные агрегаты работают по одному и тому же принципу –разделение горячих газов на потоки.Фото 2 Варочная печь по системе КузнецоваНа фото вы видите печь Кузнецова, сделанную своими руками, где топливник располагается возле самого пола и на всю длину. Получается очень эффективный нижний прогрев с последующим переходом на верхний уровни. Сразу за топливником располагается колпак с нижним выходным отверстием, который и сепарирует горячий газ. Наиболее горячая его часть поднимается вверх, а остывшая, более холодная, оседает на колпак и выходит через отверстие. Такая циркуляция происходит постоянно, пока в топливнике горят дрова.Так выглядит схема печи с водяным контуром:

Некоторые специалисты пытаются доказать неэффективность подобной технологии, ссылаясь на то, что задерживаемый дым ухудшает тягу. Однако, уже более 50 лет такая конструкция считается самой эффективной. Именно поэтому мастера пытаются сделать печи Кузнецова своими руками, находят чертежи, консультируются с автором технологии.Фото 3 Печь системы Кузнецова

Особенности

Кузнецов всегда стремился в своей деятельности к повышению продуктивности функционирования печи. Поэтому он постоянно их улучшал, дополнял. Так, у одних моделей он добавлял оборудование, в других изменял топку или вносил иные корректировки в конструкцию. В результате печи становились эффективнее и популярнее. В итоге все больше появляется желающих, осведомленных в продуктивности печей Кузнецова, пытаются сделать конструкцию своими руками.

Печь Кузнецова, отделанная керамической плиткой

Итак, высокое КПД стоит во главе угла, если это печи Кузнецова. Разработчик очень внимательно отнесся к организации внутренней системы перемещения газов. В результате определенных изменений горячий воздух дольше задерживается в конструкции, обеспечивая сохранность тепла.

Первые собираются в нем, концентрируя тепло. Это приводит к существенному росту температуры горения, в результате чего возрастает КПД. И если печь Кузнецова имеет этот показатель на уровне 95%, то традиционные устройства способны обеспечивать только 40%.

Такие конструкции обеспечивают свободное перемещение газов, благодаря чему снижается количество сажи печи. Устройства не используют тяговый принцип, движение газов организовывается за счет их силы тяжести. При этом создается равномерный нагрев. Такая схема работы оказалась весьма эффективной.

Печь Кузнецова с оригинальной отделкой

Между холодными и горячими газами происходит циркуляция за счет разности температур. Словом, внутри колпака создается турбулентное перемещение газов, которые улучшают восприятие теплоты стенками колпака. Струи газа и обеспечивают перенос тепловой энергии.

Необходимые материалы и инструменты

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

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:

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.

Как сделать основание постройки?

Дровяная кирпичная печь строится с закладки фундамента, который будет основой будущей конструкции. Инструкция по работе:

Выкапывается яма прямоугольной формы глубиной около 1 метра.
Днище посыпается песком толщиной в 15 см и утрамбовывается на протяжении нескольких дней.
Формируется опалубка из древесных досок.
К работе подключают прут из металла для армирования бетонного слоя.
Не спеша заливается бетон, в процессе удаляются лишние пузырьки воздуха. Кирпичное основание должно быть в форме гладкой ровной плитки.
Фундамент сохнет на протяжении нескольких недель, после чего начинается кладка.

Основная работа

Порядовка кузнецовки осуществляется следующим образом:

Выкладывается слой из 20 кирпичей максимально ровно, так как это основа всей конструкции.
Создается основа камеры поддувала и нижнего колпака.
Закладывается кирпичный слой по стандартному принципу.
Выкладываются стенки частично из шамотного кирпича, создаются боковые стенки топочного участка.
Порядовка подразумевает создание топливной камеры.
Происходит процесс установки дверцы для камеры сгорания.
Следующий ряд подразумевает стандартный принцип укладки.
Выкладка огнеупорным и красным кирпичом согласно схеме.
На этом уровне формируется очаг и проход для сгорания конечных продуктов, накладывается асбестовая полоска.
Этап включает создание выемок для плиты и продолжается закладка по принципу предыдущих рядов, прокладывается асбестовая бечевка.

https://youtube.com/watch?v=vXFx1VcDXKQ

Всего в процессе присутствует более 30 этапов, каждый из которых требует повышенной внимательности к деталям. Все действия осуществляются согласно схемам плана, утвержденным до начала проведения работ. Проекты завершаются формированием дымохода, в особых случаях приходится обращаться за дополнительными услугами кровельщиков.

Принцип работы колпаковой печи

Колпаковая печь Кузнецова (в народе именуемая «Кузнецовка») получила название в честь своего создателя – И.В. Кузнецова, который занялся разработкой новой схемы отопления еще в начале 60-х годов прошлого столетия. Уникальная технология «свободного движения горячих газов» сразу же получила признание и стала пользоваться большой популярностью во всем мире.

Колпаковая печь Кузнецова: принцип работы

Особенность «Кузнецовки» заключается в том, что нагретые газы проходят и циркулируют по трубе благодаря собственной силе тяжести, в отличие от «принудительного» движения по дымоходу. Все мы знаем из уроков физики, что теплый воздух поднимается вверх, вытесняя холодный. Но, в отличие от канальных прототипов, здесь тепло не выходит из трубы, а собирается под колпаком. Постепенно он там остывает, и его вытесняют порывы борее горячего воздуха, поднимающиеся вверх.

Основным отличием канальной печи от колпаковой считается принцип движения горячего газа. В первой – дым как-бы вытягивается по трубе вверх, а в колпаковой – выталкивается. Сам колпак может служить емкостью для нагрева воды, приготовления пищи, сушилки и т.д. Таким образом, колпаковая печь может выполнять двойную функцию.

Печь «Кузнецовка»

То есть по функциональной характеристике, «кузнецовки» можно разделиться на:

банные печи;
печи для приготовления еды (хлебные, варочные, под казан, барбекю, гриль и т.д.);
камин;
печи для отопления;
комбинированный тип.

Самыми распространенными являются именно комбинированные типы с возможностью приготовления еды и обогревом всего дома. Несмотря на возможность вариации стиля и формы, принцип действия колпаковой печи остается неизменным.

Схема движения газов в печи

Чтобы легче было понять основной принцип работы печи Кузнецова, представьте костер, разожженный на открытом воздухе. Из-за неограниченного доступа воздуха к огню, костер дает небольшое тепло. А теперь попробуем этот костер накрыть металлическим колпаком, оставив небольшой просвет снизу, чтобы совсем не загасить пламя. Горячий воздух пойдет вверх, нагревая стенки. Постепенно охлаждаясь, воздух начнет опускать к оставленному проему в то время, как его место занимает новая порция горячего воздуха. Это и есть принцип свободного движения горячих газов, который И.В. Кузнецов успешно применил в своей разработке.

Особенности конструкции

Сегодня в Сети можно найти более 150 разновидностей конструкции, но какой бы формы, стиля исполнения они ни были, все печи построены по одной методике. Конструктор, создавая схему кладки колпаковой печи, ставил перед собой две задачи: продуктивность и эффективность отопительной системы.

Возвести такую конструкцию не так-то просто. Необходимо четко придерживаться разработанной Кузнецовым И.В. порядовки

Изобретатель большую роль и внимание уделяет расположению внутренних каналов колпаковой печи

Колпак представляет собой отдельную камеру для задержки нагретого газа, что способствует экономии топлива и повышению КПД работы печи.

Стандартная конструкция «кузнецовки» предполагает наличие двух колпаков. Нижний объединен с топочной камерой, а второй колпак находится в верхней части печи. Задача первого колпака – разделить газы на холодные и горячие потоки. Именно это выгодно отличает колпаковую печь от канальной, где нагретый воздух, под действием тяги, свободно выходит наружу. Здесь же, горячий поток газа, выходящий из топки, стремится вверх, где задерживается под первым колпаком и долго аккумулирует тепло.

Дальше, поток стремится через проход во вторую камеру, где тоже задерживается под вторым потолком, так как проход находится у основания. Вследствие этого, горячий воздух, прежде, чем выйти по дымоходу, долго аккумулирует тепло в печи. Это дает высокий КПД – до 95 %. Если сравнить с эффективностью работы традиционной русской печи (канальной), то это больше на 45-50%.

Кроме свободного движения газа, колпаковая печь предполагает и механическое управление потоками. Для этого в конструкции устанавливаются задвижки. Они, по мере необходимости, могут задерживать и перенаправлять горячие потоки. «Летняя» задвижка предназначена для теплого времени года, когда печь используется в качестве варочной поверхности для приготовления еды. Открыв летнюю задвижку, поток горячего воздуха устремится вверх по дымоходу, не заходя под второй колпак.

Колпаковая печь для отопления дома

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.

https://www.youtube.com/watch?v=

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.

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.
Обжиг печи начинают с щепок, добавляя топливо небольшими порциями в течение нескольких часов.
Из-за различных коэффициентов температурной деформации шамотная топка может разорвать внешний короб из красного кирпича, поэтому в местах взаимного примыкания обязательно нужны деформационные зазоры.
Для усиления кладки в продольные швы укладывают отрезки стальной проволоки. Необязательно выполнять перевязку постоянно — достаточно усилить каждый второй или третий шов.
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.

Двухколпаковая печь

Чаще встречаются модели, где предусмотрены две пустотные емкости. Внизу печи есть камера с высокой температурой для окончательного перегорания газов, которые делят на охлажденные и горячие. Первые выводятся в трубу, нагретые задерживаются в колпаке, при этом теплообменник не охлаждается.

После растопки раскаленный дым поднимается под свод, где находится до остывания. Топливо сгорает, новые подогретые порции, поднимаясь, вытесняют те, что уже охладились. Остывшая масса попадает в отвесный канал, проводящий их в верхний колпак. Ситуация с остыванием и вытеснением повторяется в верхней полости, но использованный дым выводится уже в дымоход.

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.

Преимущества колпаковой печи для отапливания теплиц

Таким образом, колпаковая печь Кузнецова является тем типом конструкции, где учтены все недостатки и сложности, связанные с эксплуатацией других типов печей для обогрева теплиц. Помимо перечисленных преимуществ, которые достаточно ярко проявляются как в процессе ее создания, так и в ходе эксплуатации, садоводы и огородники констатируют, что она имеет еще несколько положительных характеристик, являющихся важными для ее использования:

печь Кузнецова в силу простоты своей конструкции и надежности используемых материалов является весьма долговечной. Таким образом, единожды вложив силы и средства в ее устройство, владелец теплицы на долгие годы получает бесперебойный источник обогрева, который, кроме того, весьма прост в обслуживании;
материалы, используемые при устройстве печи, придают ей достаточно эстетичный внешний вид, что нередко является слабым местом других типов конструкций, используемых для обогрева;
печь характеризуется большой вариативностью схем конструирования, что позволяет максимально эффективно адаптировать ее с учетом нужд конкретного владельца теплицы. Кроме того, возможность такой адаптации включает в себя наличие значительного количества задач, которые печь способна выполнять одновременно;
указанная вариативность конструкции, помимо собственно функций, которые способна выполнять печь, подразумевает возможность использования различных видов топлива. Например, если садовод или огородник проживает в непосредственной близости от деревообрабатывающей фабрики, он может устроить колпаковую печь, которая будет работать на опилках, стружках и небольших кусках древесины. Если же он проживает в угледобывающем районе, сырьем для топки печи может стать уголь. Таким образом, каждый владелец теплицы сможет выбрать тот вид топлива, который в наилучшей степени подходит для эксплуатации печи в конкретных условиях;
с учетом простоты процесса конструирования, небольшого количества материала, необходимого для создания печи, и возможности использования наиболее дешевого из доступных видов топлива колпаковую печь Кузнецова с полным правом можно признать конструкцией, которая обладает высоким уровнем экономичности как в процессе создания, так и в ходе эксплуатации.

Печи с водяным отоплением

Современные печи Кузнецова с водяным отоплением серии КИК (кирпичные котлы) представляют особый интерес. По сути, это колпаковый котел, выложенный из кирпича и обладающий неплохим КПД – порядка 70—80%, то есть, аналогичным своим железным «собратьям». Как достигается столь высокая эффективность, было нами описано выше.

В тело печи встраивается 1 или 2 регистра из стальных труб (в зависимости от мощности). Готовые модификации котлов имеют ряд мощностей 17, 34 и 63 кВт. Кроме того, автором предлагаются и двухконтурные модели с возможностью подогрева воды для хозяйственных нужд. В своих рекомендациях по строительству подобных обогревателей И.В. Кузнецов указывает, что для повышения экономичности и эффективности работы корпус кирпичного котла стоит утеплить базальтовым волокном.

В большинстве купольных моделей печей внедрено современное техническое решение, обеспечивающее дожигание горючей составляющей дымовых газов. С этой целью под свод верхнего колпака или другое место, в зависимости от конструкции, организована подача вторичного воздуха. При использовании древесины соответствующего качества такой тепловой прибор будет функционировать как пиролизная печь.

Подготовительные работы

В первую очередь необходимо выбрать место для строительства печи. Проще всего делать это до постройки дома — тогда и печь, и здание проектируются совместно так, чтобы отапливались три или хотя бы два помещения. С уже готовым домом дело обстоит сложнее. В таком случае печь стремятся встраивать в межкомнатную перегородку, поскольку внедрение её в несущую стену требует сложных расчётов и опасных трудоёмких работ (часть стены придётся разобрать, удерживая нагрузку от перекрытия системой перемычек и колонн).

Можно, конечно, ограничиться простым пристенным вариантом расположения, но тогда отапливаться будет только одно помещение.

На выбранном месте нужно построить железобетонный фундамент. Его размеры должны превосходить размеры печи хотя бы на 100 мм с каждой стороны. Не допускается объединение фундамента печи с фундаментом здания — оба сооружения дают различную осадку и одно из оснований будет тянуть за собой другое, вызывая его перекос.

Под печь обязательно обустраивается железобетонный фундамент

Глубина заложения фундамента зависит от несущей способности грунта, глубины его промерзания, способа эксплуатации здания (периодически/постоянно). Обычно в зданиях с круглогодичным проживанием людей, расположенных на устойчивом грунте, фундамент заглубляют на 400–600 мм. На дно выемки следует в качестве упрочняющего слоя насыпать щебёнку, а поверх неё — песчаную подушку.

Кирпичные печи Кузнецова классификация, варианты, строительство

Принцип функционирования кузнецовской печи

Конструктивные особенности

Особенности

Рекомендации для самостоятельного возведения