Особенности и принцип работы колпаковых печей кузнецова

Процесс кладки

При выполнении кладки печного агрегата Кузнецова следует придерживаться нескольких рекомендаций.

Следует связывать закладываемую проволоку не реже одного раза на три ряда.

Металлические элементы устанавливаются с запасом пространства, учитывая их тепловое расширение.

Заканчивая кладку, следует обработать ее огнеупорным раствором.

Запускать печь Кузнецова в эксплуатацию следует поэтапно, постепенно повышая температуру разогрева.

Дополнительные тонкости

Равномерный прогрев стенок и достаточная тяга будет обеспечена только при правильном соблюдении порядовки печи.

В большинстве случаев для гидроизоляции перед кладкой поверх фундамента настилается рубероид, но лучшего эффекта можно добиться, используя фольгу. Это позволит дольше сохранять тепло, благодаря отражающей способности этого материала.

На отдачу тепла печью влияет число отделений в устройстве, но при этом важно придерживаться существующим схем и чертежей. Чтобы готовый агрегат имел привлекательный внешний вид и соответствующие технические характеристики, перед укладкой каждый кирпич следует тщательно шлифовать

Чтобы готовый агрегат имел привлекательный внешний вид и соответствующие технические характеристики, перед укладкой каждый кирпич следует тщательно шлифовать.

Нарушать порядовку не допускается, но не ограничивается фантазия в оформлении при возведении от 23-го по 27-й уровень.

Разновидности для различных целей

Игорем Кузнецовым и его командой создано большое количество универсальных и специализированных моделей. Одни предназначены только для обогрева помещений, другие дополнены элементами для приготовления пищи или нагрева воды. В отдельное направление выделены камины.

Чертежи испытанных на практике вариантов собраны на сайте изобретателя. Для удобства конструкциям присвоены буквенно-цифровые обозначения.

Отопительные

Отопительная печь Кузнецова для двухэтажного дома позволяет экономить на топливе

Различные варианты компоновки куполов позволяют выполнять конструкции для обогрева одно- и двухэтажных домов.

Отопительные модели сокращённо обозначены как ОИК (отопительные И. Кузнецова). Можно найти варианты с топкой, находящейся внутри комнаты или в подсобном помещении.

Для разнообразия и придания нужных качеств есть печи, дополненные тёплыми лежанками (ОИК -6 леж. И ОИК 19 леж.) и сиденьями (ОИК-7с).

В некоторых изделиях встроены духовки. В этом случае в кодовое обозначение добавлена буква Д, например, ОИК-5Д.

К отопительным относятся и печи со встроенным камином.

Модели РТИК (русская теплушка И. Кузнецова) нужны для обогрева больших помещений. Они массивны, нуждаются в крепком фундаменте.

Варианты с камином

Модель с камином

Камины, помимо отопительной функции, выполняют роль украшения интерьера. Топка в этом случае открытая, огонь можно наблюдать визуально. Печи оборудованы топкой для обычного обогрева, которая может располагаться на фасаде, с правого, левого бока, или сзади.

Для строительства выбирают вариант, при котором удобно обслуживать печь из подсобного помещения или прихожей — дрова не придётся носить в жилую комнату. Работа с отходами (золой) также не подразумевает неизбежной грязи в помещении при чистке зольника и поддувала из прихожей.

Разработаны варианты ОИК-К с лежанками, встроенными духовками и угловым камином.

Котлы

Для организации водяного контура отопления разработаны варианты с обозначением КИК (котёл И. Кузнецова). Во второй купол встроен стальной теплообменник. Вода циркулирует по системе за счёт электрического насоса.

Модели рассчитаны на мощность 16, 17, 34 и 64 кВт. Первый вариант (16 кВт) оборудован варочной панелью.

Отопительно-варочные

Отопительно-варочная модель — сооружение, полностью вырабатывающее ресурс топлива

Универсальные отопительно-варочные печи предназначены для домов с круглогодичным пребыванием. В модели вмонтированы варочные панели и духовки, полочки для подогрева пищи и воды.

Топка может располагаться с фронтальной или боковой стороны, что позволяет выбрать вариант для любого варианта интерьера.

Опционно предлагается монтаж лежанки. Для больших помещений делают удлинённые топки, что позволяет использовать дрова большого калибра. Они дольше горят, подбрасывать топливо придётся реже.

Для бани

В отдельное направление И. Кузнецов выделил банные печи. Есть три разновидности: БИК, БИК БК и БИК ПК. Сокращение БИК соответствует назначению, а добавочные символы говорят, что конструкция оборудована камином.

Для разной планировки выбирают модели, которые различаются местом расположения топки и камина — в парной, комнате отдыха или в предбаннике.

Особенности печи Кузнецова

Эффективность и экономия углеводородов – главная особенность этих разработок

Изобретатель главное внимание уделяет рациональной циркуляции газов внутри конструкции, — внутренние каналы устроены таким образом, что позволяет создать интенсивные потоки сгоревших продуктов с теплым воздухом внутри конструкции, которые передают максимально возможное тепло на стенки печи

Задержка нагретых воздушных масс в полостях – это главное и основное условие для максимальной теплопередачи от сгоревших углеводородов. Так называемая колпаковая конструкция позволяет закручивать воздушный поток внутри камер, задерживаясь там, что и отличает от всех других обогревательных устройств на дровах, где нагретый воздух не встречает сопротивления и почти вся тепловая энергия вылетает в трубу.

Принцип работы

Наиболее распространённым решение является конструкция с двумя колпаками, которые находятся друг над другом. При этом во вторую камеру воздух поступает с нулевого уровня, т.е. только на пути нагретого воздуха возводиться преграда. Таким образом, воздушные массы насильно удерживаются максимально возможное время в каждом колпачном отсеке, при этом передавая практически всю энергию кирпичным стенкам печи. КПД некоторых конструкций достигает 90%!

Видео о технологии Кузнецова:

Помимо вихревых движений воздушных потоков, создаваемых в конструкциях, последние оснащаются дополнительными задвижками, которые позволяют перенаправлять тёплые газы. Таким образом, есть возможность переключать тепловые режимы.

Схема печи Кузнецова

С целью визуализировать принцип действия печи, приведем примитивный пример. Представьте небольшой костер, горящий на открытом пространстве. Доступ воздуха неограничен, но температура горения невысокая, а тепло беспорядочно рассеивается во все стороны. Если накрыть пламя большим чаном — колпаком, оставив внизу достаточный просвет, то костер не погаснет, но характер процесса изменится.

Раскаленные газы естественным образом поднимутся в верхнюю зону чана и создадут препятствие неограниченному потоку воздуха извне. И только отдавая тепло стенкам чана, они будут охлаждаться, опускаться к проему и постепенно выходить наружу, уступая место более нагретому потоку. Таким образом, в зону горения попадет ровно столько воздуха, сколько нужно для сжигания топлива. Разогретые газы не могут быть вытеснены холодным воздухом, пока не остынут сами, процесс становится саморегулирующимся.

Фокус в том, что строительство печей по системе Кузнецова происходит с использованием не одного колпака, а двух, соединенных между собой вертикальным каналом. Цель такого усовершенствования – решить проблему с эффективной передачей теплоты сжигания в пространство помещения. Продукты горения с высокой температурой поднимаются под свод первого колпака, отдавая теплоту его стенкам. В результате газы охлаждаются и начинают опускаться вниз под собственным весом и давлением восходящего горячего потока из топки.

В оптимизации процесса И.В. Кузнецов пошел еще дальше, он изобрел метод разделения потока газов по температуре еще на первом этапе процесса – сразу после топливника. Для этого пространство колпака отделяется от топки перегородкой, не доходящей до самого свода. Благодаря этому горячий поток с ходу попадает в верхнюю зону. Для газов с низшей температурой предназначается сухой шов в печах Кузнецова, устроенный в перегородке в виде щели заданного размера. Суть процессов изображена ниже на схеме печи:

В результате под первым колпаком образуется постоянное турбулентное движение газов с равномерным распределением по температуре. Это приводит к тому, что в печь не может попасть больше воздуха, чем требуется, его «не пустят» горячие продукты под сводом и перегородка. В таких условиях топливо сгорает целиком, оставляя отход в соответствии с зольностью.

Во втором, верхнем колпаке, происходит такое же движение. Продукты с низкой температурой стелются понизу, в то время как горячие газы поднимаются под свод и продолжают остывать, передавая энергию кирпичным стенкам. Охладившись, они опускаются вдоль вертикальной перегородки, после чего попадают в дымоход.

Конструкция и принцип действия

За основу изобретателем И. В. Кузнецовым была взята колпаковая печь, известная своей экономичностью.

Так выглядит колпаковая печь — прообраз модели Кузнецова

Высокий КПД таких печей обусловлен характером движения дымовых газов. Если в канальных печах они вытягиваются в дымоход, зачастую не успев отдать тепло кирпичному массиву, то в колпаковых долго клубятся под сводом колпака, пока не остынут. Только тогда они опускаются вниз, к выходному отверстию, откуда затем попадают в дымоход. Заполненный газами колпак попутно играет роль вьюшки: холодный воздух из дымохода не может в него проникнуть, так же как вода не может заполнить перевёрнутый водолазный колокол. Этот эффект получил название газовой вьюшки.

Изобретатель работал с усложнённым вариантом такой печи, имеющей два колпака.

Схема двухколпаковой модели

Схема двухколпаковой печи

Как видно, колпаки соединены последовательным образом, то есть отбор тепла дымовых газов происходит по двухступенчатой схеме. Прежде за возведение печей с такой конструкцией брались не очень охотно — не только из-за сложности, но и некоторых нежелательных особенностей. Так, к примеру, тяга во втором колпаке легко может сорвать газовую пробку в первом, сводя на нет эффект «газовой вьюшки».

С этим недостатком мастер справился следующим образом. Печь была оснащена так называемыми низовыми каналами, проложенными в обход аккумулирующих тепло частей массива. Пока в топке горит пламя, образуемый им конвективный поток обеспечивает работу тяги в обычном режиме. Когда топливо будет израсходовано и конвекция прекратится, тяга сама собой перераспределится таким образом, что холодный воздушный поток будет следовать через низовые каналы, а не через нагретое тело печи.

Это решение не только скомпенсировало неустойчивость газовой вьюшки, но и оказалось более надёжным: образованную газами пробку может вытянуть сильным порывом ветра, тогда как в печи Кузнецова тяга при любых условиях перенаправляется подальше от горячего массива. Кроме того, благодаря наличию низовых каналов отпадает необходимость в обустройстве вентиляции помещения.

Как работает

Вот в какой последовательности происходят процессы в печи Кузнецова:

  1. За счёт поступающего через поддувало (поз. 1) воздуха в топке (поз. 2) горит топливо, образующаяся при этом смесь дымовых и пиролизных газов поднимается в нижний колпак (поз. 3). Под его сводом (поз. 4) пиролизный газ окончательно распадается на горючие составляющие, которые здесь и сгорают. Такая конструкция обеспечивает эффект саморегуляции: при сильном горении пламени газовая пробка увеличивается и блокирует тягу; из-за ослабления тяги горение в топке также ослабевает, газовая пробка, остывая, уменьшается и тяга возобновляется.
  2. Условно холодные газы из нижнего колпака поступают в верхний (поз. 5). Если печь является круглой (это идеальная форма для двухколпаковой схемы), то роль верхнего колпака играет её корпус. В его верхней части (поз. 6) происходит доокисление угарного газа и оксида азота, так что поступающий в дымоход (поз. 7) выхлоп в основном состоит из углекислого газа и водяного пара. Поступающие во второй колпак газы уже не являются сверхгорячими — температура от 200 до 400 градусов — и химически агрессивными, поэтому здесь можно установить водяной теплообменник из обычной конструкционной стали. Отбор тепла на воду режим работы печи никак не меняет, поскольку высокотемпературная часть — топка + нижний колпак — изолированы кирпичным простенком.

Топка должна быть окружена так называемым сухим швом. Это шов между шамотным и керамическим кирпичом, который вместо глиняного раствора заполнен прокладкой из асбеста или базальтового картона.

Между топкой и нижним колпаком устраивается кольцевой зазор (Л1) и ещё один (Л2) – между колпаками. Если ширину Л2 сделать больше, чем у Л1, газовая вьюшка окажется более устойчивой.

Как сделать кирпичные печи Кузнецова своими руками

В.И. Кузнецовым разработано большое количество проектов печей. Некоторые виды печей можно сделать своими руками. Для этого понадобятся порядовки печей и их чертежи.

Многие, зная о положительных отзывах о печках Кузнецова, а также в целях экономии средств, принимаются за их строительство самостоятельно. Всё конечно получится, но для этого нужно использовать соответствующие материалы и строго следовать порядовкам.

Материалы, используемые для строительства печи Кузнецова:

  • Шамотный кирпич;
  • Глиняный кирпич марки М150;
  • Хорошего качества глина;
  • Очищенный песок;
  • Металлическая фурнитура.

Для возведения внутренней кладки используют шамотный кирпич. Согласно порядовке, можно рассчитать его количество. Для строительства наружной кладки используют глиняный кирпич, желательно марки М 150. Его количество также рассчитывается с помощью всё той же порядовки. Глину для раствора рекомендуется использовать только хорошего качества. Очищенного песка для кладки используется в два раза больше глины. Можно использовать глинопесчаные смеси, имеющиеся в продаже. На 500 кирпичей понадобится около 0,2 куб. м глинопесчаной смеси. Кроме этого понадобятся колосники, две дверки (поддувальная и топочная), два стальных уголка и пять метров проволоки. Книга Кузнецова «Строим печи и камины: практическое руководство» поможет построить вам нужную конструкцию. В ней представлены все типы и конструкции печей и каминов.

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>

Отличительные особенности печей Кузнецова

Печи Кузнецова представлены в различных модификациях, отличающихся функционалом. Такие устройства бывают:

  • Отопительные. Применяются исключительно в отопительных целях.
  • Камины. Такие конструкции имеют эстетически привлекательный внешний вид, при этом с неизменно высоким коэффициентом КПД, что свойственно всем печным устройствам Кузнецова.
  • Хлебные. Такого рода печь имеет духовой шкаф, используемый для запекания, в том числе и приготовление хлебобулочных изделий.
  • Варочные поверхности. Используются для различных способов термообработки продуктов.
  • Уличные. Барбекю комплексы или стационарные мангалы.
  • Комплексные. Совмещают в себе несколько функций в одной конструкции.

Самые востребованные варианты печи – комплексные. Данное устройство укомплектовано различными элементами, предназначенными для отопления помещения и приготовления пищи. В такой модели топливник расположен близко к полу, тем самымобеспечивая прогревание нижней части, в то время когда потоки горячего воздуха медленно распределяются к верхним отделам, нагревая все устройство в целом.

За счет специального колпака, расположенного в нижнем выходном отверстии, проводится сепарация горячего потока газа. Процесс происходит по следующей схеме: потоки горячего воздуха, образующиеся на нижнем уровне, поднимаются вверх, нагревая печку, струя холодного – остается в колпаке и выходит через это отверстие. Процедура имеет непрерывный циркулирующий цикл, до полного исчерпания запасов топливных материалов.

Печь Кузнецова может применятся не только в качестве альтернативы кухонной плите и отопительного прибора, но и для обеспечения водоснабжения горячей водой. С этой целью, на изнанке колпака монтируют чугунный или стальной теплообменник.

Показатели результативности колпакового метода

Печь нужно топить два раза в сутки

Печки нужно топить два раза за сутки, чтобы создать в помещении комфортный микроклимат. Средний расход поленьев для обогрева 100 квадратов площади составляет 16 – 17 кг в сутки. Скептики утверждают, что длительное удерживание дыма ведет к ослаблению тяги в дымоходе, но это не так:

  • Разрежение дыма в полости колпака показывает значение на уровне 0,18 hPa, что считается нормальным показателем по отношению к атмосферному давлению и создает условия для природной конвекции.
  • Открытая дверка камеры поддувала способствует уплотнению воздуха, который идет на замену разреженных потоков в колпаке.
  • Труба для отвода дыма является трубопроводом для отработанных газов, благодаря выверенной длине обеспечивает высокую скорость передвижения.

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.

Подготовительные работы

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

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

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

Под печь обязательно обустраивается железобетонный фундамент

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

Далее все делают по традиционной технологии — устанавливают опалубку, фиксируют арматурный каркас и заливают бетоном. Переходить к возведению печи следует только после полного созревания бетона и набора им достаточной прочности — на это обычно уходит около месяца.