Кирпичные печи кузнецова своими руками порядовка. Рассказываем, как сложить печи кузнецова, используя порядовки и чертежи. Строительство колпаковой печи своими руками

Недостатком конструкций большинства печей является низкий коэффициент производительнос ти. Это результат слишком быстрого выхода дымовых газов. Проблему можно решить путем удлинения дымохода, но тяга после этого снизится, равно как и интенсивность горения.

При проектировке печи из кирпича главными задачами являются:

• обеспечение хорошей тяги;
• повышение теплопередачи всего объема вырабатываемой тепловой энергии.

Эти задачи взаимоисключающи е, поэтому нужно найти «золотую середину», чтобы дым задерживался как можно дольше, но тяга при этом не ухудшалась. Одним из лучших решений этой проблемы является печь Кузнецова .

Все существующие печи Кузнецова (а их более 150) по выполняемой функции можно разделить на несколько групп:

• банные;
• варочные (для приготовления пищи);
• отопительные;
• грили;
• камины;
• комплексные.

Важно! Наиболее популярными из них являются комбинированные варочно-отопител ьные конструкции.

Описанные выше печи работают по одному принципу. Непосредственно за топочной камерой размещается воздушный колпак, разделяющий горячие дымные газы. Входное отверстие здесь находится снизу, а не сверху, как делали раньше. Разогретые газы в колпаке поднимаются вверх, а остывшие и, соответственно, отяжелевшие выходят наружу. Вскоре горячие газы также остывают и аналогичным образом покидают колпак.

Скептики и сегодня считают описанную технологию неэффективной – задержка дыма должна приводить к ухудшению тяги. На самом деле все не так, а ошибочность этого мнения доказать достаточно легко.

1. Показатель разрежения воздуха под колпаком – 0,18 hРа, что по отношению к нормальному давлению в атмосфере можно считать отрицательной величиной. Отсюда и естественная конвекция.
2. Другим важным моментом является открытая дверка поддувала. Она уплотняет воздушный поток, регулярно замещающий разреженный воздух под колпаком.
3. Длина трубы также играет немаловажную роль. Это и есть воздушный трубопровод, пропускающий весь поток дымных газов и, следовательно, обеспечивающих максимальную скорость их движения.

Важно! С помощью печи Кузнецова можно обеспечить не только индивидуальное отопление, но и подачу горячей воды. С этой целью заднюю часть колпака оборудуют стальным теплообменником.

Что может дать столь странный дымоход?

1. Расслоение дымных газов по температуре непосредственно после топочной камеры.
2. На пути газов можно установить не один, а сразу два или три колпака. В результате дым отдаст больше тепла, а сама конструкция будет состоять из нескольких зон с перманентной температурой.
3. Колпак расположен рядом с топкой и в него попадают дымные газы, еще не отдавшие своего тепла. В результате зола, угарный газ и летучий углеводород, которые в обычной печи уносятся дымоходом, в данной конструкции догорают под колпаком. Это приводит к увеличению теплоотдачи и минимизирует количество сажи в дымоходе.
4. Благодаря естественной конвекции продукты горения физически неспособны покинуть печь до того, как отдадут все тепло.
5. Теплообменник в печи Кузнецова, в отличие от других типов конструкции, расположен в колпаке, то есть вне топочной камеры. Он никак не может повлиять на температуру огня и как следствие, не снижает КПД.

Теперь – непосредственно к строительному процессу.

Что потребуется в работе

При выполнении всего комплекса мероприятий понадобятся:

Печи Кузнецова своими руками: технология строительства

Соорудить печь такого типа достаточно просто даже людям, занимающимся этим впервые. Важно, чтобы при этом соблюдалась технология возведения, а также порядовка.

Этап 1. Фундамент

В случае выполнения основания для печи одновременно с фундаментом дома необходимо лишь подогнать размеры под выбранную конструкцию. Но если такового нет, то связывать его с основным фундаментом нежелательно – лучше залить отдельно и сделать несколько шире (на 12-15 см) площади будущей постройки.

Сам И.Кузнецов советует возводить глухой фундамент из силикатного кирпича.

Этап 2. Укладка

Важно! Следует заранее продумать правильное расположение дымохода в помещении и на крыше. Оно должно соответствовать определенным требованиям (см. рисунок). Лишь после этого можно приступать к строительству.

Подробную порядовку печи Кузнецова можно увидеть на изображении ниже.

Порядовка

Ряды №1 и №2 необходимо выложить из шамотного кирпича. Главное – не применять для этого раствор, замешанный ранее для сооружения фундамента. С ряда №2 можно начинать вывод дымовых каналов, но желательно сделать дно печи несколько толще.

Для дымовых каналов, улучшающих теплоотдачу, устанавливается четыре чистки: одна сзади, вторая в поддувало, третья и четвертая сбоку. Длина и ширина чисток определяются индивидуально, а для проверки горизонтальности /вертикальности используются строительный уровень и уголок.

Важно! Главной сложностью может стать кладка половинок кирпичей. Для более качественной резки желательно использовать болгарку.

Формируется стенка между поддувалом и остальной печью, а также все внутренние перегородки. Во время укладки ряда №5 устанавливается колосник.

В рядах №№17-18 сооружается перекрытие колпаков, а в №21 оставляется пара проходов, идущих вдоль левой и правой внутренних стенок.

В целом имея наглядную порядовку на руках, возвести печь Кузнецова достаточно просто и никаких затруднений при этом, как правило, не возникает.

Этап 3. Проверка

По окончании кладки необходимо провести первую растопку. Используется минимальное количество топлива, чтобы конструкция нагревалась медленно. При этом произойдет обжиг печи, проверится ее работоспособност ь, а также герметичность соединений дверок и задвижек. При обнаружении малейших дефектов их следует немедленно устранить.

Важно! Предельная мощность описанной конструкции составляет 10 кВт – этого вполне достаточно для обычного загородного дома.

Что еще следует знать

Топочная камера соединяется с колпаком вертикальной щелью, которую называют сухим швом. Необходимость в таком конструктивном решении вызвана движущимися в обоих отсеках конвекционными потоками. Часть дымного газа, содержащая большое количество пара, затягивается в топочную камеру для повторного цикла, что улучшает сгорание летучих частиц и вызывает турбулентность.

Поддувало заполняется воздухом не только через колосник, но и сверху, посредством полостей в стенках. Опять же это требуется для полного сгорания летучих частиц, ведь воздух, поступивший через колосник, при достижении верхней части факела практически не содержит кислорода.

Над топочной камерой располагается решетка из огнеупорного кирпича, именуемая катализатором. Она разогревается до высоких температур и как бы дожигает все, что остается после неполного сгорания топлива.

1. Нельзя делать топочную камеру частью колпака, т. к. топливо должно гореть в ограниченном пространстве для создания достаточно высокой температуры. Если соединить колпак с топкой, то получится традиционная русская печь, но с плохой тягой.
2. Обжиг следует начинать с минимальной температуры, постепенно усиливая интенсивность горения.
3. При высокой температуре кирпич расширяется, из-за чего внутренний шамотный короб может «подвеситься», то есть со всех его сторон образуется пустое пространство.
4. По окончании кладки весь кирпич желательно покрыть специальным огнеупорным составом.
5. Каждый второй ряд кладки следует прокладывать стальной проволокой для усиления связки.
6. Дверки и прочие металлические элементы следует монтировать с учетом того, что они расширяются при высокой температуре. Для разделения металла с кирпичом нужно использовать специальную прокладку.

В качестве заключения

Как видим, простейшую варочно-отопител ьную конструкцию И.Кузнецова вполне можно соорудить своими руками. Но если планируется установка полифункциональн ой печи или сама технология укладки кажется слишком сложной, то нужно обратиться к опытным печникам. Они сделают все быстро, с учетом всех особенностей, а готовая конструкция будет служить долгие годы.

Для более детального ознакомления с нюансами кладки рекомендуется посмотреть тематический видеоматериал.

Видео – Кладка печи Кузнецова

На сегодняшний день многие задаются вопросом, как и чем лучше отопить свой дом, если нет газа. Дрова и уголь – одни из самых доступных видов топлива. Поэтому правильным решением здесь будет построить отопительную печь, а еще лучше добавить к ней функцию варочной для приготовления пищи. Вариантов конструкций очень много как по форме, так и по принципам действия.

В данной статье ознакомлю вас с особенностями печи Кузнецова, её преимуществами и пошаговой схемой возведения такого агрегата самостоятельно.

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 и недостатки печи

Преимущества:

• • высокий показатель коэффициента полезного действия 75-85% (КПД);
  • топливо сгорает при высоких температурах;
  • печь работает на всех видах твердого топлива — древесина, каменный и бурый уголь, брикеты и т.д.;
  • несложность в обслуживании, нет необходимости чистить протяженные каналы (малое образование сажи);
  • долговечность эксплуатации печи;
  • эстетичный, оригинальный внешний вид;
  • высокая эффективность, многофункциональность;
  • экономичность;
  • длительное сохранение тепла;
  • форма и дизайн печей могут варьироваться в зависимости от назначения;

  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».

Именно печи колпакового типа и стали основой для создания многих бытовых, отопительных и варочных печей нового типа, которые дают значительно лучший эффект при меньшем расходе топлива.

Что можно сказать о недостатках печи.

В техническом отношении их нет, но кое-что учитывать все же нужно.

Печь Кузнецова не может иметь массивных стенок - это свело бы на нет многие из её достоинств. Но при этом она подвергается довольно высоким тепловым нагрузкам.

Поэтому данный агрегат должен быть тщательно рассчитан и выверен на этапе разработки и столь же тщательно, со скрупулёзным соблюдением всех требований технологии, построен. При малейших отклонениях от технического регламента «кузнецовка» получится весьма недолговечной.

Принцип действия печи

В основе лежит принцип свободного движения газов. Для циркуляции воздуха в обычной печи необходимо воздействие внешней энергии, то есть, создания принудительной тяги в трубе.

Когда газы находятся в замкнутом пространстве, при наличии постоянного источника тепла, они под собственной тяжестью разделяются – холодные оседают вниз, горячие поднимаются наверх. При этом в области высоких температур давление растет, а там, где холодно – падает и вырабатывается энергия.

Выходит, турбулентное движение возникает автоматически благодаря законам физики. Это значит, что если грамотно направить конвекционные потоки, то тепловая энергия будет переноситься самими массами газа.

При электрической подаче тепла тяговой трубы не требуется. Если печь отапливается дровами, то неизменно продукт горения должен выходить наружу.

Благодаря хитрой конструкции, он скапливается на последней стадии своего пути, оказываясь как будто под колпаком. Там он снова перегорает, до конца отдавая своё тепло, и затем уже в виде бесполезного газа выводится на улицу, не охлаждая систему. Такие печи ещё называют колпаковыми.

Основополагающая особенность газового наполнения полостей состоит в том, что, сколько бы ни было отсеков у печи, они все заполняются газом равномерно и во всех происходят одинаковые физические процессы. Создать нечто подобное при помощи тяги, принципа противотока (широко применяемого в Европе) или других конвективных способов невозможно.

Вот почему подобные печи – это инновация в системе печного отопления.

Они сами себя регулируют и, какую бы конфигурацию им ни придавали, они всегда работают по естественному принципу.

Принцип устройства печи довольно прост: нижний ярус и топливник (его еще называют очагом) объединены в единое пространство – колпак, внутри которого и происходит свободное движение горячих газов.

Самые горячие, более легкие, газы перемещаются к верхней части колпака, а «тяжелые» холодные – находятся в нижней. А между ними циркулируют газы, имеющие промежуточную температуру.

Нагретый воздух долго удерживается в печи, передавая жар стенам колпака, а остывший по специальному проходу отводится в дымоход. В колпаке температура горения очень высока. Коэффициент полезного действия подобной печи в три раза выше, чем у традиционной русской.

Разновидности печей Кузнецова

По выполняемым функциям кирпичные печи Кузнецова можно разделить на несколько основных групп:

• Отопительные.

  Их основная задача – обогрев помещений.

  Варочные.

  Они используются для приготовления пищи. К этой же группе можно отнести хлебные печи и плиты, приспособленные под казан.

• Принцип работы банных печей Кузнецова остается неизменным – естественное перемещение газов через два колпака. Другое дело, что здесь присутствует каменка, которую нужно хорошенько прогревать для получения качественного пара.

  Разработчиком предложено и по сей день используется оптимальное техническое решение, где каменная засыпка располагается в духовке из жаропрочной стали. Духовка располагается непосредственно над топливником.

  Тепловая энергия, аккумулирующаяся в нижнем и верхнем колпаках, используется для подогрева воды и отопления не только помещения парной, но и всех прилегающих комнат. Змеевик для воды устанавливается под первым колпаком таким образом, чтобы его можно было легко отремонтировать или заменить.

  Место установки можно определить, изучив чертежи печей.

• Камины.
• Грили и барбекю.
• Комбинированные конструкции, комплексы.
• Пожалуй, наиболее востребованными являются отопительно-варочные печи Кузнецова. Они и дом согреют, и голодными не оставят.

У Кузнецова также есть такие проекты.

Прежде чем приступать к постройке, убедитесь, что это именно тот вариант, который вы хотите видеть у себя дома.

Подобные печи подразумевают наличие удобного выступа с чугунной поверхностью, с возможностью частичного открытия отверстий для повышения температуры. Также возможно сделать дверцу для казана, по типу старинных русских печей.

Выкладка отопительно-варочных печей требует своего подхода и индивидуальных чертежей.

Колпаковые печи можно возводить практически в любых помещениях. Это может быть квартира, жилой дом, хозяйственная постройка или же баня. Например, для бани колпаковая печь станет идеальной заменой обычной стандартной печки.

Построив данную печь для бани, можно решить сразу несколько проблем. Эта конструкция способна обогреть несколько помещений: мойку и парилку, а также комнату для отдыха. Помимо всего, на печи очень удобно разогревать воду, создавая параллельно пар в необходимом количестве.

В доме можно оборудовать двухколпаковое отопление при помощи печи, данная установка является очень функциональной. Прежде чем возводить такую конструкцию, необходимо тщательно проработать проект.

Систему, которая сжигает сырьевое топливо нужно организовать самым оптимальным способом. В печи необходимо всегда поддерживать правильную температуру, иначе газы, которые образуются после горения могут трансформироваться во вредоносные отходы сажи и смолы.

Печь Кузнецова своими руками

Постройка кузнецовки требует не столько навыков, сколько наличия хороших схем и чертежей, а также предельной внимательности. Даже не печник, но мастеровитый домохозяин может осилить эту задачу.

Проще будет тем, кто уже имеет драгоценный опыт кирпичной кладки, тогда единственно вам нужно будет тихо-мирно класть ряды, соблюдая схему.

Решив возвести печь по одной из порядовок Кузнецова своими руками, приготовьтесь к тщательной и скрупулезной работе.

На схемах, которые можно с легкостью найти в интернете, увидите графическое изображение каждого ряда, однако перед началом кладки необходимо познакомиться с особенностями техники, в частности:

• выбором и предварительной обработкой кирпича;
• покупкой металлических деталей (плит, заслонок, дверок, задвижек);
• определением наиболее подходящего места;
• подготовкой основания и фундамента;
• возможностью оборудования дымохода и др.

Лучшим материалом для внутренней кладки «кузнецовок» признан шамотный огнеупорный кирпич (Ш-5, ШБ-8), для внешнего оформления – керамика (М-150).

Для усиления кирпичных стен используют металлические элементы (арматуру, проволоку).

Чтобы печь функционировала с максимальной теплоотдачей, опытные мастера оттачивают не только свои умения, но и каждый кирпичик – в буквальном смысле. Они шлифуют каждую деталь, именно поэтому проекты, выполненные профессионалами, выглядят безупречно.

Главная цель любой печи отопление, ее место должно быть выбрано для обеспечения тепла наиболее эффективным способом.

Печь Кузнецова являются инфракрасными обогревателями, которые обеспечивают наибольшее тепло путем прямого излучения.

Таким образом, максимальная мощность достигается при правильном расположении.

Поэтому центр помещения — это всегда правильный выбор. Мудрое решение- это размещение в качестве разделителя функционального пространства, таких как кухня и гостиная или гостиная и спальня.

Старайтесь избегать размещения кладки печи рядом с наружной стеной или, что еще хуже — расположить его в нишу в наружной стене (типичное место для обычных каминов) если вы хотите сохранить тепло внутри помещения.

Выбор печи того или иного типа и ее месторасположения в доме, помимо предпочтений владельца, зависит от целевого назначения печи, размеров дома и уровня его теплоизоляции, количества и размеров окон.

Кроме того, для нормальной работы и ремонта доступ к печи должен быть свободным со всех сторон, то есть ни одна из сторон печи не должна одновременно входить в какую-либо из внешних стен дома.

Для выполнения процесса строительства нужно запастись штыковой и совковой лопатой, а также следующими материалами:

• песком (3 части), цементом (1 часть) и водой для приготовления раствора;
• армирующим прутом среднего сечения;
• полиэтиленовой пленкой;
• доской для сооружения опалубки.

Этапы строительства:

1. Начинается все с устройства фундамента. Он должен быть несвязанным с основным фундаментом бани. Его размер на 10-15 см больше предполагаемых размеров печи. Высота фундамента для печи подбирается исходя из высоты фундамента бани: они должны заканчиваться на одном уровне.

   Поверх готового основания для печи в два слоя укладывается гидроизоляция (толь, рубероид). Пол вокруг будущей печи должен иметь противопожарное покрытие. Есть варианты: это металлические листы, керамическая или керамо-гарнитная плитка, натуральный или искусственный камень, кирпич и т.п.

   1. После изготовления фундамента нужно озаботиться приготовлением раствора для кладки печи. Для возведения кирпичной печи используют не цемент, а глину. Причем не любую, а только ту, которая залегает на глубине не менее 2-х метров. Глину просеивают и размывают, готовя раствор нужной вязкости.

   Чтобы определить нужное количество кирпича для строительства печи, считаем число кирпичей в первом ряду порядовки, умножаем на 0,8 (средний коэффициент заполнения рядов) и на количество рядов.

   Этого количества кирпича хватит на печь точно, даже с учетом битых и отбраковки. Для кирпичной трубы нужно добавить по 4-6 кирпичей на каждый ряд.

   2. После полного застывания бетонного фундамента можно приступать к кирпичной кладке. Печь Кузнецова правильно выстраивается только в том случае, если соблюдается порядовка, предложенная изобретателем.
   3. Перед началом кладки стоит продумать местоположение дымоотводной трубы внутри помещения и снаружи на крыше, что должно отвечать определенным требованиям. Напомним, что любая печь Кузнецова имеет готовые чертежи, в соответствии с которыми выполняются строительные работы.
   4. Для кладки первых двух рядов используется шамотный огнестойкий кирпич. Для соединения кирпичей готовится специальный кладочный раствор. Не рекомендуется использовать смесь, приготовленную для обустройства фундаментного основания.
   5. После завершения кладки 1-го ряда выполняется проверка углов, каждый из которых должен составлять 90 градусов. Со 2-го ряда начинается обустройство дымоотводных каналов.
   6. Чтобы улучшить тепловую отдачу устройства, рекомендуется установить 4 чистки для каналов – в задней части, в поддувало и по бокам. Размеры чисток выбираются в индивидуальном порядке. На этом этапе проверяется горизонтальность всех поверхностей при помощи уголка.
   7. Со 2-го ряда формируется зольник и поддувало. Эти рабочие камеры предусмотрены для чистки золы и создания необходимой тяги для горения. Кирпичная кладка выполняется в шахматном порядке со швом толщиной 6 мм. Для фиксации кирпичей используется раствор на основе огнеупорной глины.
   8. Далее устанавливаются перегородки для внутренних отделений, формируется стенка между поддувалом и рабочей частью печи.
   9. При укладке 5-го ряда выполняется установка колосника, толщина которого определяется по степени загрузке камеры топливом.

   При монтаже колосника соблюдаются технологические зазоры в 7 мм между решеткой для колосника и внешней стеной печки. Монтаж решетки выполняется под небольшим углом по отношению к дверке.

   Здесь же выполняется установка дверки для топки. При обустройстве камеры сгорания она дополнительно облицовывается шамотным кирпичом, который укладывается ребром. Это обеспечивает надежную защиту внешних стенок печи от воздействия высоких температур.

   10. До 16-го ряда кладка проводится аналогично предыдущим рядам.
   11. С 17-го ряда устанавливается колпак, после которого можно приступать к обустройству второй камеры, расположенной над первой. Она будет являться вторым колпаком. На этом этапе выполняется перекрытие колпака, а на 21-м ряду обустраиваются проходы, которые направлены вдоль внутренних стен по обе стороны.
   12. Работы проводятся в соответствии с предложенной порядовкой до 26-го ряда, после завершения которого верхняя часть колпака надежно закрывается кирпичной кладкой.

1. Спустя 24 часа после завершения кладки можно выполнить тестовый запуск печи с добавлением небольшого количества топливного материала. Это позволит проверить готовую конструкцию на герметичность и отсутствие зазоров между кирпичами.
2. При обнаружении даже незначительных недостатков они должны быть устранены незамедлительно.

Топка выполняется из шамотного кирпича, а тело печи из керамического, а это значит, что при нагревании и остывании они ведут себя по-разному. Поэтому сама топка должна быть плавающей, с этой целью вокруг нее делают специальный сухой шов.

Это делается для того, чтобы разные по физическим характеристикам кладки шамотного и керамического кирпича не порвало при эксплуатации.
«Сухой шов»: между шамотным и керамическим кирпичом нужно удалить кладочный раствор, а в образовавшуюся пустоту нужно вложить минеральный картон.

3. Нужно строго соблюсти еще одно правило – выступы из шамотной кладки не должны входить в углубления из керамической кладки, и наоборот. Таким образом, мы получаем абсолютно независимую топку.

Особенности эксплуатации печи

Первое - это автоматический режим горения топлива.

В обычной печи при растопке поддувало рекомендуется открыть на максимальную ширину, чтобы создать большую тягу в печи. Затем, по мере усиления огня в топке, дверцу постепенно прикрывают, чтобы температура пламени несколько снизилась, а тепло в большей степени передавалось в помещение.

В колпаковых печах манипуляции дверцами и печными задвижками не имеют смысла. Интенсивность горения регулируется соотношением объёма колпаков и топочной камеры. Это происходит автоматически, нужно лишь разжечь огонь и заложить необходимое количество дров или другого топлива.

Второе, что приятно поражает - это отсутствие необходимости ежедневных чисток зольника.

Любой горючий материал сгорает в печи полностью, без твёрдого остатка. Сажа на стенках печи почти не образуется: в результате пиролиза происходит окисление углерода до состояния угарного (и частично углекислого) газа.

Дымоходная задвижка, прикрытая неплотно, не приведёт к выхолаживанию печи: горячие газы будут находиться в куполе до тех пор, пока не отдадут всю тепловую энергию кирпичам.

В летнем режиме печь Кузнецова из отопительно-варочной превращается просто в варочную. Для этого достаточно открыть специальную задвижку (её так и называют - задвижка летнего хода), после чего дымовые газы будут поступать в дымоход напрямую, минуя колпаки. Нагреву, соответственно, будет подвергаться только варочная плита.

Температуру внутри варочной камеры можно регулировать задвижкой, установленной на отходящем от неё вытяжном канале. Закрыв задвижку и дверцу камеры, её легко можно превратить в духовку. Для удобства пользования в стенках можно зафиксировать полочки для противня.

Если нужно быстро прогреть помещение или обсушиться, дверцу варочной камеры открывают. При этом температура на конфорках остаётся достаточно высокой для приготовления пищи.

В этой статье расскажем об особенностях установки и работы кирпичных печей Кузнецова. Узнаете, какие виды данных печей существуют, почему в конструкции именно два колпака, и для какой цели они устанавливаются.

От чего зависит прочность кладки, какие материалы используются для порядовки печи Кузнецова.

Также, расскажем о типах теплообменников, используемых в кузнецовках.

Истории создания

В истории создания домашних , 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.

Печь Кузнецова

Особенности конструкции

Но это не относится к кирпичной печи Кузнецова, ведь она сконструирована таким образом, что естественная тяга ей не нужна.

Важно! Главный секрет работы отопительной печи Кузнецова – в свободном перетекании газов, которые не нуждаются в дополнительной энергии.

В печи канальной или обычной, движение газов и воздуха продиктовано присутствием тяги в трубе дымохода.

Тяга

Естественная тяга – внешний фактор, который действует исходя из:

Учитывая эти нюансы, делаем выводы, что тяга есть даже тогда, когда печь не работает, только бы заслонка оставалась открытой. Во время функционирования печи тяга становится сильнее в несколько раз, а скорость циркуляции газов увеличивается.

Таким образом, в топку заходит большое количество воздушных масс, снижается температура горения, коэффициент сжигания топлива стает меньшим.

Роль заслонки

Сдерживая поступление воздуха при помощи заслонки, мы провоцируем процесс тления топлива при нехватке кислорода. Такой режим не самый оптимальный для получения энергии тепла из дров.

Хорошая колпаковая печь Кузнецова с высоким коэффициентом сжигания топлива должна получать максимальный показатель тепла от газов, дабы оно не улетучивалось через дымоход.

Добиться таких результатов в реальности сложно, а именно потому, что:

• благодаря открытой заслонке, накаленные газы начинают быстрое движение по каналам из кирпича, не успевая нагреть стенки;
• прикрытая заслонка способствует уменьшению скорости движения газов, но кирпич также не успевает вобрать в себя выделяющееся тепло и нагреть комнаты, часть энергии также покидает печь через дымоход.

Учитывая данные особенности, КПД практически всех печей не дотягивает и до 60%. Разработки Кузнецова позволили решить все эти проблемы. Коэффициент сжигания топлива сжигания топлива и расходование тепла, которое выделяется, достигают уровня около 80%.

Такие показатели имеют не все котлы на твердом топливе. Кузнецов И. В., разложил по полочкам основы создания печи, которые бы соответствовали принципам свободного движения газов.

Схема

Принцип работы на простом примере

Для того, чтобы вы могли представить принцип работы печи, рассмотрим элементарный пример. Попробуйте представить костер небольшого размера, который находится на улице. Доступ воздуха непрерывен, а температура горения низкая.

Тепло имеет возможность без определенного направления растекаться в разные стороны.

Если костер накрыть большой емкостью как колпаком, и оставить внутри промежуток, костер не потухнет, но сам процесс горения изменится.

Накаляясь, продукты горения поднимаются природным способом в верхнюю часть чана, препятствуют поступлению не контролированному потоку воздуха снаружи.

Лишь при условии отдачи тепла чану, газы будут проходить процесс охлаждения, опускаясь к проему, проникать наружу, давая место теплому потоку. При таких условиях, в область горения проникает то количество воздуха, которое необходимо для сжигания дров.

Продукты горения

Нагретые продукты горения не вытесняются охлажденным воздухом, до той поры пока не охладятся самостоятельно. Таким образом, процесс входит в стадию саморегуляции.

Особенность печей Кузнецова для дома в том, что их строительство происходит при использовании двух колпаков, а не одного. Они соединяются с помощью вертикального канала.

Данное усовершенствование применяется с целью передачи тепла от сжигания топлива в помещение. Горячие газы совершают путь вверх под купол 1-го колпака, и отдают тепло стенкам.

Таким образом, газы проходят процесс охлаждения и опускаются вниз под тяжестью своего веса и давления поднимающегося раскаленного потока из печи.

Метод деления потоков

Для улучшения данного процесса, Кузнецов разработал метод деления потока продуктов горения по температуре в начале алгоритма работы печи, а именно, вмиг за топливником.

С этой целью, внутренняя зона колпака изолируется от топки при помощи перегородки, которая не достигает свода. За счет этого раскаленный поток проникает в верхний участок.

В отопительных печах Кузнецова для газов с низкой температурой создан специальный сухой шов, который располагается в перемычке, имеет вид отверстия определенного размера.

Таким образом, под 1-м колпаком создастся устойчивое беспорядочное передвижение газов с одинаковым разделом по температурным показателям.

Результат такого процесса таков – в печь не попадает воздуха больше, чем нужно, поскольку его не пускают горячие газы под куполом и перегородкой. Таким образом, дрова сгорают полностью и оставляют отход по зонам.

В колпаке под номером 2, который расположен вверху процесс движения газов такой же. Продукты горения с низшей температурой двигаются внизу, раскаленные двигаются вверх под купол и остывая передают тепло стенкам из кирпича. После охлаждения газы опускаются впродоль отвесной перегородки, затем проникают в трубу дымохода.

Важно! В двух колпаках кирпичной печи Кузнецова есть неизменное давление продуктов горения. Именно давление способствует процессу естественно тяги, поэтому притяжение дымохода не требуется.

Виды печей Кузнецова

Порядовка печей Кузнецова подразделяется на следующие виды:

• печи для бани;
• котлы из кирпича для обогрева дома и воды;
• печи отопления;
• печи отопления с варочной поверхностью;
• печи для выпечки хлеба, тепличные, русские, калориферные.

Печи Кузнецова для бани

Особенности работы печей Кузнецова для бани неизменны – естественное движение газов через 2 колпака. Важно также то, что конструкция бани предусматривает наличие каменки, которую необходимо тщательно нагревать, дабы получить пар.

Кузнецов И. В. предложил использовать такую технологию работы печи, при которой заслонка их камня размещается в духовом шкафу из стали устойчивой к жару. Духовку размещают над самим топливником.

Энергия тепла, собирающаяся в двух колпаках, необходима для нагрева воды и обогрева бани, и сопутствующих помещений. Батарею для воды размещают под колпаком номер 1 так, чтобы можно было быстро к ней подобраться в случае поломки.

Кузнецов И.В., кроме разработки готовых печей, предлагает и способы правильной укладки печи своими руками. Рассказывает, как правильно сделать планировку в доме, чтобы подобрать правильный вариант установки печи отопления.

Также, существует выбор разработок печек малого размера, для отопления небольших бань, и огромных конструкция для нагревания воды.

Печь Кузнецова с водяным отоплением

Печи Кузнецова с водяным отоплением современного типа с присвоенной им серией КИК (котлы из кирпича) пользуются большой популярностью. По конструкции это котел с колпаком, который выкладывают из кирпича.

Он обладает высоким коэффициентом полезного действия – около 70 – 80%, и ничем не уступает печам схожего типа. Про то, каким образом можно этого достичь, мы рассказали выше.

В печь встраивают 1 – 2 регистра труб из стали, учитывая мощность. Готовые виды таких котлов различают по мощи – 17, 34 и 63 кВт.

Кузнецов предлагает к использованию печи с двумя контурами, которые используют для подогрева воды и других потребностей хозяев. Автор настаивает, для того, чтобы повысить экономичность и эффективность работы печь необходимо утеплять при помощи базальтового полотна.

Современные модели кирпичных печей Кузнецова с куполами оснащены по последнему слову технологий, что способствует догоранию газов до конца.

Для достижения этой цели, под купол второго колпака организовывают подачу второстепенного воздуха. Если в качестве топлива используют дрова хорошего качества, то печь такого типа будет работать как пиролизная.

Для того, чтобы соорудить колпаковую печь Кузнецова своими руками, вам необходимо проконсультироваться с профессионалами своего дела, изучить литературу и чертежи. Ведь, кажущаяся на первый взгляд простота обманчива.

Печь Кузнецова для отопления дома своими руками чистится довольно просто, ведь из-за предельно допустимых температур в топке дотлевает до конца даже зола, а это снижает частоту уборки.

Кузнецовка отличается многофункциональностью, ее часто оснащают варочной панелью, духовкой, котлом для воды. Конструкция дает возможность возводить печи разной формы и размеров, обеспечивать подходящее размещение в доме. К тому же украсить печь внешне можно на любой лад.

При установке отопительной печи Кузнецова, котел устанавливают над топкой в районе колпака № 1. Подогрев воды осуществляется при помощи горячих газов, которые обволакивают стенки из металла.

Кипяток поступает в радиатор через верхние трубы, а через нижние подается ледяная вода. Охлажденный воздух после нагрева во второй раз, поступает во второй колпак, таким образом, поддерживается теплоотдача печи.

Теплообменники в печи делятся на два вида:

• с одной камерой – отделение для воды плоской формы или в виде котла;
• трубчатый – вода в нем все время двигается по трубам, которые размещены параллельно.

Самым эффективным принято считать второй вид, а именно за счет малого объема труб, в которых происходит быстрый нагрев воды и продвижение ее по радиатору. Диаметр труб должен быть не менее 50 мм, в противном случае, вода закипит слишком быстро.

Размер печи Кузнецова с водяным отоплением зависит от того, сколько в ней колпаков, а также вспомогательных функций. В случае, если печь будет использоваться лишь в качестве отопления, хватит и небольшой отвесной конструкции размерами 1м х 1,2м х 2м.

Для успешной порядовки печи Кузнецова, необходимо обратить внимание на выбор материала.

Причиной этому служит высокая температура в топке, которая в разы превышает нормы.

Поэтому для этой цели не подойдет. Лучшим выбором станет материал из шамотной глины, который способен выдерживать критично высокие температуры. Также, вам понадобится особая смесь для кладки.

Раствор для выкладки шамотного кирпича можно приготовить своими руками только в том случае, если у вас уже есть достаточный опыт и знания технологии. При неправильном приготовлении, даже с малейшими погрешностями, через определенное время кладка начнет растрескиваться и деформироваться.

Среди всего многообразия существующих видов печей модели И. В. Кузнецова выделяются особо. Этот вариант печного отопления для бани, частного дома, обустройства зоны барбекю заслуживает вашего внимания благодаря неоспоримым преимуществам. Поговорим об особенностях «кузнецовок» подробнее.

Мы кратко касались особенностей печей Кузнецова, когда писали о разновидностях каминов, русских печек и открытых очагов . Теперь уделим больше внимания данному варианту печей, ведь «кузнецовки» обогревают многие российские дома и вызывают неподдельный интерес. Сам Игорь Викторович указывал, что развил основы правильной конструкции бытовых печей, которые были разработаны И. С. Подгородниковым на базе трудов профессора В. Е. Грум-Гржимайло, русского учёного-металлурга.

Как работают обычные канальные печи? Движение газов у них происходит под принудительным действием тяги. Газ отдаёт своё тепло в кирпичную кладку, раскаляет её изнутри, проходя по узким печным каналам. Приходится строить высокий узкий дымоход, печь прогревается неравномерно, кирпичная кладка может трескаться. Колпаковые печи Кузнецова работают иначе — на принципе естественного, свободного движения газов.

Название «колпаковые» данные печи получили не зря: внутри у них имеются большие полости, боровы, перевёрнутые колпаки, которые могут располагаться как горизонтально, так и вертикально, друг над другом.

В итоге нагретый дым поднимается, ударяется о колпак, купол, задерживается там, а затем постепенно остывает и опускается. Таким образом, тепло задерживается внутри печи и время контакта горячего газа с кирпичной кладкой заметно увеличивается.

Пояснить такой принцип действия можно на примере резиновой перчатки, которая заполняется газами полностью, во всех полостях. В колпаке, который в целом может иметь различную форму, происходит конвекция, конвективное движение газов естественным путём, согласно законам природы.

Чаще всего встречаются двухколпаковые «кузнецовки». В нижней части печи имеется камера, в которой поддерживается высокая температура, обеспечивающая окончание реакции горения газов, которые разделяются на тёплые и холодные. Горячие газы при этом задерживаются в печи, а холодные постепенно отводятся в трубу, не охлаждая сам теплообменник.

Преимущества печей Кузнецова:

• КПД достигает 93%. Для сравнения — у традиционных русских печей этот показатель не превышает 70-80%;
• сажа в «кузнецовках» сгорает, поэтому печь и дымоход можно не чистить годами, что существенно облегчает уход за ними;
• колпаки внутри печи представляют собой пустоты, это позволяет сэкономить на кирпичной кладке, которую пришлось бы делать, обустраивая обычные каналы тяги;
• печь можно расположить где угодно — в углу, по центру комнаты, у стены. Зачастую «кузнецовки» обогревают несколько этажей дома, работая на одной топке;
• в печах Кузнецова можно использовать любые виды топлива;
• дымоход можно сделать коротким, что также приводит к экономии материалов;
• равномерная теплоотдача, температура в доме, отапливаемом «кузнецовкой», колеблется заметно меньше;
• печь может быть легко совмещена с варочной поверхностью, камином, лежанкой — есть большое количество модификаций;
• есть возможность встроить контур снабжения горячей водой и водяного отопления;
• высокая эффективность происходящего пиролиза позволяет экономить на использующемся топливе;
• кладка служит дольше, меньше риск появления трещин;
• не вовремя закрытая задвижка практически не окажет влияния на остывание печи, ведь колпак всегда заполнен горячим воздухом, а холодный прижимается к низу.

Минусов у печей Кузнецова немного. Во-первых, пока сложно найти мастера, готового заняться таким проектом, работа печника будет стоить немало, имеются свои особенности и правила строительства. Во-вторых, у «кузнецовок» немаленькие размеры, они достаточно массивные. Впрочем, русские печи тоже нельзя назвать компактными.

За время своей деятельности Кузнецов разработал множество вариантов печей, работающих по принципу свободного движения газов. Есть банные, для отопления дома, уличные (с барбекю), каминные, хлебные, варочные, смешанного типа.

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!