Печи Кузнецова, их виды и особенности

Схема колпаковой печи Кузнецова

Принцип действия устройств Кузнецова учитывает естественные свойства горячего воздуха и, выделяющихся при сгорании топлива, газов. Конструкция кирпичной печки отличается тем, что дым удерживается внутри самой печи. Для этого оборудуется так называемый колпак — топочная камера, представляющая собой закрытый купол, куда поднимается наиболее раскаленный воздух, вытесняя остывающий через нижний боковой отвод.

Фото 1. Схема колпаковой печи Кузнецова, показаны особенности движения газовых потоков в устройстве.

Вентиляционное отверстие под днищем топки обеспечивает постоянный приток холодного воздуха. Из-за того, что раскаленный воздух удерживается в печке как можно дольше, эффективность теплоотдачи увеличивается в три раза по сравнению с другими подобными устройствами.

Добиться таких результатов конструкторы пытались и в случае традиционных печей — для этого разработаны модели с системой дымоходных каналов. В них горячий воздух также задерживается внутри устройства, но удлинение дымохода естественным образом ухудшает вытяжку, поэтому эффективность обогрева вырастает ненамного.

В случае устройств Кузнецова тяга не нарушается, а горячий воздух удерживается не за счет увеличения длины канала. Это происходит благодаря естественным свойствам раскалённых газов подниматься и вытеснять более холодные. Размеры такого типа печи могут варьироваться в зависимости от необходимой мощности и площади помещения, которое требуется отапливать. Модели с одним колпаком обычно компактны и подойдут для обустройства небольшого дачного домика.

Такие разные «кузнецовки»…

Колпаковые печи очень разнообразны. Среди них встречаются конструкции:

• отопительные;
• отопительно-варочные;
• банные;
• с лежанкой и т. п.

Вариант строительства

Для того чтобы любая из них работала эффективно, она не должна быть массивной. По сравнению с традиционными печами «кузнецовки» требуют материалов для кладки в 1,5–2 раза меньше. С одной стороны, это, безусловно, является серьезным преимуществом. С другой, должна быть тщательно продумана порядовка конструкции. В противном случае печь разрушится при первой пробной топке.

Для тела печи, как правило, применяется керамический кирпич, а для топки — шамотный. Топка делается плавающей, то есть вокруг нее выполняется так называемый сухой шов. Для этого из шва между керамическим и шамотным кирпичом удаляется глиняный кладочный раствор, а в освободившееся пространство вставляются прокладки из минерального картона.

Так как шамотный и керамический кирпич существенно отличаются по своим характеристикам, необходимо, чтобы модули не были связаны между собой, иначе во время эксплуатации печи кладка «порвется».

Основные свойства, присущие подобному принципу работы

• Колпаку, который имеет колпаковая печь, можно придать любые объёмы и форму (существуют реализованные конструкции с объёмами в 5,0 м³);
• Тепловая энергия перемещается благодаря естественным физическим законам;
• Внутри конструкции колпака образуется газовая турбулентность;
• Газы с максимально высокой температурой собираются под сводами колпака;
• В переходный канал попадают холодные газы;
• Возрастание температуры под колпаком приводит к росту давления;
• В каждом произвольно выбранном горизонтальном сечении стенки колпака прогреваются одинаково. Показатель нагрева растёт при переходе от нижних горизонтов к верхним;
• Источник, отдающий тепловую энергию, можно разместить в любой точке нижней зоны 1-го колпака. На характер нагрева это не влияет;
• Допустимо наличие нескольких источников тепла;
• Если реализована схема последовательного размещения 1-го и 2-го колпаков друг над другом достигается равномерный прогрев конструкции по всем горизонтальным сечениям конструкции. Колпак, расположенный внизу, воспринимает больше энергии, отдаваемой разогретыми газами, чем каждый следующий.

Учёт этих свойств позволяет правильно рассчитывать и проектировать печи упомянутой конструкции.

Описание

Печь Кузнецова — Кирпичный обогреватель представляет собой высокоэффективный теплосохранитель построенный из керамического кирпича. Горячие газы, образующиеся во время быстрого и чистого сжигания топлива в топке оснащённой герметичной каминной дверкой,проходят через серию каналов и камер, насыщая каменные массы теплом. Правильная печь из кирпича затем излучает тепло в область помещения. Высокая термическая масса сохраняет постоянную тепловую мощность, как правило, достаточно одной топки в день. Преимущество таких кирпичных обогревателей,высокая тепловая мощность устройств, поскольку количество тепла, получаемого от одной топки распределяется равномерно от 12 до 24 часов. Высокая эффективность и низкий уровень выбросов сажи в этих отопительных печах является преимуществом для энергоэффективных домов с использованием разных видов топлива, таких, как древесина и т.д.

Большие кирпичные правильные кузнецовские печи, системы отопления, лучше всего использовать на ежедневной основе. Такие обогреватели занимают много времени,с полной загрузкой топлива, чтобы быть разогретыми до нормальных эксплуатационных температур в холодном состоянии, и как таковые не очень подходят для случайного использования. Периодическое использование, таких обогревателей не рекомендуется!

Свободное перемещение газов в печи

Возможные сложности

Большинство проблемных ситуаций с системой Кузнецова возникает из-за неправильной эксплуатации. На первых порах нельзя греть помещение бани на полной мощности. Факел внутри кузнецовской топки почти втрое выше, чем у обычной печи, поэтому стены и особенно свод очень быстро нагреваются. В результате появляются трещины и выкрашивается кладочный клей.

Кроме того, все металлические детали внутри топки должны иметь свободную посадку, чтобы тепловое расширение металла не разорвало шов или не выдавило камень.

Еще одна проблема может возникнуть в ситуации, когда дверца топки рамкой плотно соприкасается с раскаленным шамотом, со временем огнеупорный камень выдавит металлическую основу, и аппарат Кузнецова без видимых причин начнет дымить внутри бани.

Достоинства колпаковых печей

• Печки Кузнецова лишены большинства недостатков, омрачающих эксплуатацию канальных печек, и, кроме высокого КПД, обладают целым рядом достоинств:
• колпаковые печи могут работать на любом твердом топливе — угле, дровах, пеллетах и брикетах;
• температура в топке высока, от 600 до 800 градусов, поэтому топливо прогорает полностью, оставляя минимум золы, а отсутствие узких мест и протяженных каналов позволяет избежать осаждения сажи. В результате печь нуждается в чистке очень редко;
• на выходе из каждого колпака образуется «газовая вьюшка» — потоки теплого дыма не позволяют возникнуть противотоку холодного воздуха, поэтому печь не выпускает тепло после топки даже при открытой заслонке;
• для кладки колпаковых печей требуется меньшее количество кирпича из-за свободного внутреннего пространства;
• отопительные модификации печек при компактных размерах могут отапливать значительную площадь;
• по этой технологии можно класть печи разного назначения, с оригинальной формой и дизайном, при этом незначительные изменения конструкции не влияют на работоспособность и эффективность печи.

На первый взгляд кажется, что эти печки полностью лишены недостатков, тем не менее, при их кладке необходимо соблюдать следующие требования:

1. Кладку ведут строго по схеме, иначе печка при топке может разрушиться.
2. Топливник и часть нижнего колпака, совмещенную с ним, выполняют из шамотного кирпича, выдерживающего высокие температуры. Кладку топки ведут с использованием специального раствора на основе шамотной глины.
3. Топку выполняют плавающей, без жесткой связи с остальными элементами конструкции. Это требование обусловлено разным коэффициентом линейного расширения у шамотного и керамического кирпича.
4. Пространство в 5 мм между топкой и стенками печки называется сухой шов, из него полностью удаляют остатки раствора и заполняют прокладками из минерального картона. Некоторые виды печей требуют оставления сухого шва не заполненным для беспрепятственного движения потоков холодного воздуха.
5. При кладке стенок печи для увеличения прочности каждый третий ряд армируют кладочной сеткой.
6. Дверцы топки и зольника, а также другие чугунные элементы устанавливают с зазором в 5 см с асбестовыми компенсационными прокладками.
7. Топку печи начинают после полного высыхания кладочного раствора, постепенно наращивая температурный режим.

Какие модели колпаковой печи существуют

Стоит отметить, что видов данных печей очень много, ведь у каждого мастера свой вариант исполнения конструкции печи. Одними из самых популярных моделей являются двухколпаковые печи, которые отличаются от обычных наличием двух колпаков, один из которых находится над вторым.

Существуют и другие виды данных печей, среди которых:

• Колпаковые печи, в которые встроена камера для изготовления хлебобулочных изделий.
• Банные колпаковые печи.
• Колпаковые печи, которые используется только для отопления помещений.
• Варочные колпаковые печи, которые изготавливаются из керамических кирпичей.
• Варочно-отопительные печи.
• Колпаковые печи, которые оснащены камином.

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.

Особенности «кузнецовок»

Важнейшей особенностью «кузнецовок» является то, что за основу при их разработке были взяты традиционные русские печи. В результате получилась конструкция, превзошедшая по своей эффективности самые популярные современные котлы.

Среди основных особенностей печей следует отметить:

1. Высокий КПД — не менее 80%, а иногда и выше.
2. Возможность использования практически любых видов топлива.
3. Минимальное осаждение золы и сажи.
4. Простоту эксплуатации — первой чистки такая печь потребует спустя годы активного использования.
5. Возможность встраивания контура для горячего водоснабжения.
6. Короткий дымоход.
7. Широкие возможности для дизайна — печь можно сконструировать в соответствии с особенностями любого помещения.

Необходимые материалы и инструменты

Для строительства печи нам понадобится достаточно большое количество материалов и инструментов. Данный список не учитывает устройство фундамента и дымохода.

• Красный кирпич — около 450 штук.
• Для устройства топки огнеупорный кирпич (марки ША-8) – 22 штуки.
• Дверца для топки (марки ДТ-3) размер 210х250 мм.
• Дверца для поддувала (ДПК) размер 140х250 мм.
• Решётка колосниковая размер 250х252 мм.
• Варочная панель (плита) с 2 конфорками размер 586х336 мм.
• Дверцы для варочной топки размер 510х340 мм — 2 штуки.
• Задвижка для топки размер 130х130 мм.
• «Летняя» задвижка размер 130х130 мм.
• Задвижка для трубы дымохода размер 130х250 мм.
• Уголок металлический размер 36х36х4х600 мм — 4 штуки.
• Полоса металлическая размер 40х4х600 мм.
• Лист металлический размер 600х550х3 мм.

• Предпотолочный металлический лист размер 500х700х3 мм. Можно заменить керамической плиткой или любым огнеупорным материалом.

Инструменты

• Кельма.
• Отвес и строительный уровень.
• Ёмкость для замеса раствора.
• Шпатели.
• Уголок строительный.
• Перфоратор.
• Болгарка.
• Насадка миксер.

Печь с камином

Совмещение открытого очага с полнофункциональной печью создают особую атмосферу. Обычный камин обогревает помещение только во время горения дров.

Комбинированная с камином печь предусматривает различные варианты использования: одновременно оба отопительных прибора или по отдельности.

Камин, в зависимости от проекта может находиться:

1. Сбоку от топочной камеры ;
2. Над топочной камерой ;
3. На задней стенке печи.

Это позволяет зонировать помещение, отделяя зону отдыха от собственно кухни.

Порядовка печи с камином:

Колпаковые печи Кузнецова сложны в кладке. На постройку печи самой простой конструкции уходит 2–3 недели. Самостоятельно приступать к постройке следует только в том случае, если есть навыки в кладке более простых конструкций.

И.В. Кузнецов охотно делится своим опытом и раскрывает секреты строительства, правила выбора и обработки материалов для печей на своем сайте: https://www.stove.ru

На нем , в открытом доступе, есть несколько десятком наиболее распространенных и универсальных печей для любых нужд. От простых отопительных, до специальных хлебных, превосходящих по своей функциональности популярные ныне тандыры или помпейские печи.

Металлические печи для дома имеют свои преимущества и недостатки перед кирпичными. К достоинствам относится меньшая цена и вес, прочность и высокий КПД, а также развитая технология обработки самого металла. Все эти факторы определяют интерес к нюансам, которые дает эксплуатация такого котла.

Принцип действия печи

Большинство конструкций печей действуют за счет непосредственного нагрева стенок от сгорания топлива в камере сгорания или за счет прогрева кирпичной кладки от печных газов проходящих через сложную систему воздуховодов в которых раскаленные печные газы отдают тепло кирпичной кладке.

В первом случае теплоемкость печи определяется толщиной стенок. Чем они толще, тем более теплоемкой будет печь. Недостатком их является большое потребление топлива для прогрева. Как только прекращается горение печь начинает остывать.

Печи со сложной системой воздуховодов позволяет более равномерно прогревать «тело» нагревательной конструкции, но длительное прохождение печных газов по сильно изогнутым воздуховодам предъявляет повышенные требования к тяге и высоте печной трубы.

Колпаковые печи лишены этих недостатков благодаря своей конструкции, в которой образуются два независимых контура аккумулирующих тепло. Внутренний, сильно прогретый контур колпака находится внутри наружного, менее нагретого контура. Поэтому остывание при отсутствии непосредственного контакта с наружным воздухом происходит гораздо медленнее. Печь остается теплой значительно дольше. Все нагретые печные газы остаются внутри и не выбрасываются наружу.

Проекты печей Кузнецова: виды и назначение конструкций

Бытовые печи Кузнецова бывают разными по своему назначению. Если её назначение – приготовление пищи, то это варочная печь. Для отопления помещения используют отопительные печи. В бани устанавливают печи для бань. Для улучшения эстетического вида помещения устанавливают камин (каминную печь).

Основным показателем, к которому стремился в своих разработках И.В. Кузнецов, он считал повышение эффективности действия печи. Свои печи он дополнял улучшенными свойствами. Одним он устанавливал дополнительное оборудование, другим вносил изменения в топку, третьи обладали повышенным теплосбережением.

Подразделение печей в зависимости от их назначения:

• Варочные печи;
• Печи для отопления;
• Банная печка из кирпича;
• Просто барбекю или комплексы для улицы;
• Хлебная печь;
• Отопительно-варочные комплексы;
• Каминопечь.

Все эти конструкции доказали своё высокое качество широкой известностью и многолетней эксплуатацией. За всё время деятельности Кузнецовым разработано большое количество проектов печей. Сами проекты и их чертежи предоставлены на сайте В.И. Кузнецова. Отопительные печи Игоря Кузнецова маркируются – ОИК. Порядовки на печи различаются по присутствию букв в аббревиатуре. Если это будет отопительно-варочная печь, то ОВИК, если есть лежанка то, в названии будет буква «Л» и т. д.

Схема топки Кузнецова

Благодаря новациям Кузнецова удалось решить две довольно серьезные проблемы:

• Уменьшить габариты кирпичной печи, что позволило устанавливать ее даже в небольших парилках бани;
• Добиться полного сгорания дров при минимальном количестве выделяющейся сажи и водного конденсата.

Важно! В целом кирпичная коробка получается компактной и легкой, поэтому очень часто кирпичная печь Кузнецова для бани ставится на простой бутовый фундамент или даже на деревянные полы. В среднем высота печи Кузнецова с учетом полости для каменки не превышает 110-120 см, ширина и длина в основании – 80х90 см

Это оптимальный вариант для парилки и обогрева бани. При таких габаритах взрослому человеку одинаково удобно управляться и с поливом засыпки в каменке, и с чисткой топки и подзольника

В среднем высота печи Кузнецова с учетом полости для каменки не превышает 110-120 см, ширина и длина в основании – 80х90 см. Это оптимальный вариант для парилки и обогрева бани. При таких габаритах взрослому человеку одинаково удобно управляться и с поливом засыпки в каменке, и с чисткой топки и подзольника.

Основным элементом печи Кузнецова является колпак. Большая часть горячих продуктов горения не выбрасывается через свод топки в трубу дымохода, а дополнительно попадает в боковую полость, где отдает тепло, охлаждается, и только после этого через дымовой канал выбрасывается вверх, на крышу.

Вспомогательная полость может применяться для монтажа теплообменника под горячую воду в бане

Фото колпаковой печи

Печь булерьян — плюсы, минусы, нюансы выбора конструкции и ее применения в системе отопления (145 фото)
Печи для дома: ТОП современных вариантов печей для отопления. 125 фото и видео лучших печей для дома

• http://www.portaltepla.ru/pechi/pechi-kuznecova-svoimi-rukami/
• https://gidpopechkam.ru/pechki/pechi-kuznecova.html
• http://air-hot.ru/index.php/pechiikaminy/otopitelnovarochnyepechi/112-2kp-dl
• https://otoplenie-expert.com/kirpichnye-pechi/pechi-kuznetsova-svoimi-rukami-poryadovka.html
• https://otopleniehouse.ru/kolpakovaya-pech/

</ul></ul>

Возведение «кузнецовок»: схемы и порядовки

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

Порядовка печи для бани

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

Многофункциональное исполнение печи Кузнецова

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

Порядовка отопительной печи

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

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

Порядовки для строительства камина

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.

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

Заключение

Печь Кузнецова обязательно должна быть разделена между фундаментом и основной кладкой рубероидом. Некоторые специалисты используют в качестве гидроизоляции слой фольги, которая имеет способность к отражению и сохранению тепла. Теплоотдача конструкции будет зависеть от количества отделений внутри

Но для сооружения теплой колпаковой печи важно соблюсти ещё и условия объёма, а также порядок кладки

Изделия для формирования стенок следует предварительно отшлифовать. Лучше порядовку самостоятельно не изменять, однако ряды с 23-го по 27-й можно модифицировать с учетом фантазии, тогда вы получите сооружение уникальной конструкции.