Обзор и возведение колпаковых печей Кузнецова

Кузнецовки: чертежи и их разнообразие

Благодаря основным принципам, используемым при конструировании, появилась возможность добавлять дополнительные функции без увеличения габаритных размеров печи. Основные плюсы и преимущества можно охарактеризовать следующим:

1. прогрев и отдача тепла происходит равномерно, — нижняя часть печного агрегата нагрета так же, как и верхняя;
2. размеры варочной панели могут быть различными, — нет жёсткой привязки с конструкцией;
3. нагнетание жара в колпаковой конструкции ведет к полному сгоранию углеводородов, потому сажи и дыма практически не наблюдается;
4. очень высокий КПД, вплоть до 95%;
5. равномерный прогрев оберегает кирпич от растрескивания, а кладку от деформации;
6. формы могут быть разнообразные, — печники с удовольствием помогают подобрать и разработать подходящую конструкцию;
7. многие оснащают печки водными контурами для локального отопления своего дома.

Возможность конструировать различные формы и оснащать эти конструкции отопительными контурами позволило расширить их функционал.

Кузнецовка в разрезе

• Отопительные варианты, предусматривают узконаправленное применение для эффективного обогрева домов различных размеров и этажностей.
• Варочные варианты — используют минимальное количество дров для быстрого приготовления полноценного обеда или ужина.
• Банные конструкции отличаются высоким КПД, быстротой нагрева помывочных помещений, а также согрева воды.
• Печи-камины, барбекю, грили и коптильни – могут найти своё отражение в печах этого типа.
• Комбинированные варианты, — возможность соединить многочисленные функции в одном месте.

Разновидности двухколпаковых печей

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Порядовка печи Подгородникова ИП-1

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

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

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

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.

    

    

    

    

    

    

    

    

    

    

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

Отопительно-варочный вариант наиболее востребован как дачниками, так и жителями сельской местности. Здесь имеет место простая практичность: если огонь уже есть, почему бы не воспользоваться им дополнительно для приготовления пищи.

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.

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

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

Фундамент для печи Кузнецова

Чтобы своими руками возвести фундамент, необходимы следующие инструменты и материалы:

• штыковая и совковая лопата;
• раствор цементный (на три части песка должна приходиться одна часть цемента);
• песок;
• прут армирующий, имеющий средний размер;
• опалубка деревянная;
• плёнка полиэтиленовая.

Сперва необходимо выкопать яму желаемого периметра. Далее, нужно насыпать пятнадцать сантиметров песка на дно ямы и оставить все на два дня, для того чтобы песок осел. Это позволит сделать печь более устойчивой. Рекомендуется, чтобы опалка была из фанеры, но можно воспользоваться и старыми дверьми, ненужными досками и другими деревянными изделиями. Это никак не скажется на конечный результат строительства.

Зачастую для армирования используются прутья, имеющие среднюю толщину, однако не запрещается использовать более тонкие прутья. Раствор необходимо заливать медленно. Чтобы удалить лишний воздух из раствора, его нужно часто перемешивать лопатой. После того как заливка закончена, нужно оставить раствор и дать ему затвердеть. Обычно раствор твердеет в течение недели, однако бывает, что для полного затвердения приходиться ждать две и три недели. Не стоит торопиться в этом деле, потому что оттого насколько прочным будет фундамент зависит надёжность печки.

Отопительно-варочные колпаковые печи

Главное их достоинство – совмещение в одной приборе функций варочной печи и отопителя помещения. Благодаря тому, что наиболее разогретая зона расположена внутри печи готовить на ней комфортно. Не ощущается чрезмерного жара от стенок. Не происходит перегрева верхней части печи и создания под потолком зоны повышенной температуры. Конвекция воздуха в помещении происходит равномерно.

Хозяйки смогут оценить достоинство печи Кузнецова не только пользуясь плитой, но и духовкой. В ней никогда не произойдет обугливания блюда, так как температура в верхнем колпаке печи никогда не поднимается выше 400°С, даже при самой интенсивной топке. Обычно она держится на уровне 200— 250°С. Постоянная конвекция печных газов внутри колпака равномерно разогревает духовку со всех сторон, не перегревая одну из стенок или дно.

Порядовка отопительно-варочной печи:

Устройство печи Кузнецова

В большинстве моделей, которые были придуманы ранее, горячие газы всегда двигались по каналам. Во время их движения конструкция нагревалась, а затем сама остывала. Это движение газов образовывала тяга. При этом корпус прогревался неравномерно, что в итоге приводило к трещинам. Теплообменник помещался в топку, потому что больше для него места не было. Там он напрямую контактировал с огнем и его срок службы быстро иссякал.

Кузнецов использовал для своей модели совсем другой принцип движения газа. Печь имеет колпаки, перевернутые вверх дном. Колпаки можно крепить друг над другом и связать между собой сухим швом, в результате чего по ним начинает проходить газ от одного колпака к другому. Именно из-за этого принципа работы печь Кузнецова еще называют колпаковой.

Совершенствовать свои конструкции И.В. Кузнецов начал в 1962 году, и вокруг него собралось большое количество единомышленников. Многие дачники также хотят создать печь Кузнецова своими руками. Скажем сразу, построить колпаковую печь Кузнецова своими руками можно, но вот многие потаенные секреты единомышленники мастера раскрывать не стали, а, может, их просто и нет.

Стоит отметить, что, благодаря принципу работы печи Кузнецова, есть возможность не только создать отдельное отопление в доме, но еще и получить подачу горячей воды. Для этого колпак с задней стороны необходимо оборудовать стальным теплообменом.

Преимущества колпаковой печи Кузнецова:

1. Дымные газы расслаиваются по всей конструкции одинаково после топочной камеры.
2. В одной постройке может быть не один, а несколько колпаков. Они помогут достичь больше тепла.
3. Колпак находится около топки и в него попадают все угарные газы. Поэтому зола, угарный газ и летучий углеводород, которые в других печах выходят через дымоход, в данном случае догорают под колпаком. Это позволит увеличить теплоотдачу и минимизировать выработку сажи.
4. С помощью своей конвекции все продукты, образующиеся в результате горения, не могут выбраться из печи, поэтому отдают ей свое тепло.
5. Теплообменник в этой постройке находится в колпаке или снаружи топочной камеры, поэтому он не влияет на температуру огня и не может снизить КПД.

Как пользоваться печами Кузнецова

Одним из преимуществ конструкций знаменитого изобретателя является то, что за ними нужен минимальный уход. Они просты в применении. Единственное, что нужно делать потребителям этих печей – это заготавливать дрова в необходимом количестве. А их расход будет гораздо меньше, чем для топки традиционных печей. Причина такой экономичности – в высоких показателях коэффициента полезного действия в конструкциях Кузнецова. Колпаковые печи не выделяют сажу, поскольку она тут же после образования участвует в процессе повторного сгорания и прироста тепловой энергии.

Перед началом эксплуатации печь Кузнецова нуждается в тщательной просушке. С этой целью конструкцию следует топить 2 раза в течение суток. Длительность каждой топки – час-полтора. Дров использовать по минимуму. В процессе топки дверцы поддувальной и топочной следует оставлять открытыми.

Крайне нежелательно применять в качестве топлива щепки и картон в большом количестве. Это приведет к образованию трещин в кирпичной конструкции. Рекомендуется для растопки применять бумагу, бересту или лучины. Это устранит холодный воздух из дымоотводной трубы, создаст оптимальную тягу и нагреет конструкцию до 350 градусов. Если растопка проводится зимой после длительного «отдыха», то нужно открыть задвижку на летнике. После начала процесса горения в топочную камеру кладутся поленья с целью повысить рабочую температуру печи до 800-900 градусов тепла.

Печи Кузнецова практически не нуждаются в чистке (разве что очень редко). Это еще один немаловажный плюс в применении данных конструкций. На сегодняшний день эти модели являются одним из самых неприхотливых видов печей.

Преимущества системы

Печи Кузнецова имеют множество преимуществ, что позволило им достичь большой популярности:

• высокие показатели КПД. Отопительные приборы, созданные за проектом Кузнецова, работают с продуктивностью 80%;
• сжигание твердого топлива происходит при высоких температурах, что делает этот процесс более продуктивным;
• печи Кузнецова способны работать на любом типе твердого топлива. Оно сгорает до конца с минимальным образованием золы;
• колпаковые агрегаты не нужно часто чистить, что облегчает их эксплуатацию;
• низкая материалоемкость между растопками печи;
• в доме, где отапливают агрегат Кузнецова, нет стремительного перепада температуры на протяжении дня;
• для эффективного обогрева закладка твердого топлива может происходить дважды в сутки;
• колпаковую печь без проблем можно совместить с водяным отоплением, которое будет обогревать весь дом;
• для эффективной работы печки Кузнецова нет нужды возводить высокий дымоход. От этого никак не страдает тяга;
• благодаря широким возможностям относительно конструкции печи Кузнецова, ее можно устанавливать в помещении любой конфигурации;
• в колпаковых приборах переход из режима топки до остывания происходит в автоматическом режиме;
• печь Кузнецова прогревается очень быстро, но остывает довольно медленно из-за особенностей конструкции;
• колпаковый отопительный прибор может иметь практически любую форму и довольно оригинальный дизайн.

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

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.