Печи Кузнецова своими руками порядовка

Принцип работы колпаковой печи

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

Колпаковая печь Кузнецова: принцип работы

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

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

Печь «Кузнецовка»

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

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

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

Схема движения газов в печи

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

Особенности конструкции

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

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

Изобретатель большую роль и внимание уделяет расположению внутренних каналов колпаковой печи

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

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

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

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

Колпаковая печь для отопления дома

Что такое колпаковая печь Кузнецова и где она используется: достоинства и недостатки

Кузнецов начал разрабатывать проекты различных видов печей ещё в середине прошлого века. За все время своей работы он создал более 150 вариантов конструкций печей различного предназначения.

Колпаковая печь Кузнецова

Самые популярные проекты печей:

• Варочные (используются для выпечки и приготовления еды).

• Хлебные (могут совмещаться с варочными).

• Для отопления домов.

• Банные.

• Уличные (предназначены для гриля, барбекю или для создания большой кухни).

• Каминного типа (для создания дизайна интерьера и частичного отопления помещений).

На самом деле разновидностей печей Кузнецова намного больше, так как существует возможность строительства смешанных видов.

Основным показателем работы печи является повышение КПД (коэффициента полезного действия). Именно к этому и стремился Игорь Кузнецов, создавая колпаковые печи. В зависимости от своего предназначения мастер оснащал их улучшенными функциями и возможностями. Одни печи получили повышенную степень теплосбережения, другие новую усовершенствованную топку, а третьим обеспечили длительный срок службы.

Благодаря грамотной разработке проектов колпаковых печей, раскалённый воздух задерживается в них намного дольше, чем в обычных конструкциях, а охлаждённый быстро уходит в трубу дымохода по специальному углублению. Такое название они получили за счёт того, что внутри печи создаётся своего рода «колпак», который соединяет две части конструкции — нижнюю часть и топку. Также он разделяет газы на горячие и холодные.

Хлебная колпаковая печь Кузнецова

КПД колпаковых печей достигает 95%, в то время как обычные печи имеют только от 25 до 40% эффективности. Благодаря «свободному перемещению газов», которое обеспечивается за счёт внедрения системы Кузнецова, снижается образование сажи и увеличивается плавный нагрев печи. Такая печь на 4 кВт сможет быстро обогреть дом, площадью около 100 квадратных метров. При необходимости конструкция колпаковой печи позволяет установить в доме водонагревательный контур. А так как тяга по каналам распространяется в автоматическом режиме, то риск угара практически нулевой. Поэтому вьюшку можно не закрывать.

Преимущества колпаковых печей

• Равномерное прогревание печи и теплоотдача.
• Оснащается большим количеством мест, где можно установить металлический нагревательный элемент.
• Горят без сажи и дымообразования.
• Редко нуждаются в чистке (раз в несколько лет).
• Имеют низкий уровень теплопотери.
• Высокая степень экономичности.
• Устойчивость к появлению трещин.
• Возможность совершенствования дизайна.
• Имеют максимальную температуру сгорания топлива.
• Возможность топки различными видами твёрдого топлива.
• Сильная тяга даже при дымоходе небольшого размера.

Такие печи практически полностью лишены недостатков, кроме, естественно, сложностей при их возведении и расходов на приобретение материалов.

Факторы выбора конструкции

Среди множества представленных проектов не каждый годится для использования в определенных условиях. К тому же не каждый способен выполнить все требования жильцов дома. Поэтому следует ознакомиться с основными техническими критериями, которых придется придерживаться, чтобы обеспечить функциональную и безопасную эксплуатацию устройства.

• Первым фактором будет служить размер печи, так как несоответствие по габаритам не только приведет к нарушению основных функций, но и к нецелесообразному использованию свободного пространства. Определяясь с размерами, следует помнить, что теплоотдача осуществляется не только за счет задней и фасадной стенки, но и за счет боковых стенок.
• Любая печь-камин с плитой и духовкой выполняет несколько функций. Главной задачей, которую ставит перед собой проектирование, является обеспечение беспрепятственной работы во всех предусмотренных режимах, а это значит, что установка печи должна быть выполнена так, чтобы боковые стенки были обращены в сторону помещения, требующего обогрева, а все устройства для приготовления пищи находились на кухне.
• В соответствии с планировкой дома выбирается форма печи. Для самостоятельного строительства наиболее подходящими по конструкции будут служить квадратные печи, прямоугольные или выполненные в виде буквы «Т». В некоторых моделях наблюдаются выступы для отдельного размещения духовки или лежанки.
• Любая модель характеризуется таким параметром, как мощность. Он показывает возможность отопления помещения определенной площади. При выборе проекта следует произвести элементарные расчеты требуемой мощности.

Большой каминно-печной комплекс

Некоторые косвенные факторы имеют отношение не к устройству, а к постройке, но их тоже придется учитывать. Это материал, из которого выполнена постройка, степень утепления дома, роза ветров и т.д.

Полезно знать: Электрические печи для дома и дачи, классификация по типам

Необходимые материалы и инструменты

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

• кирпич для печи (красный, огнеупорный);
• колосниковая решетка;
• дверца для печной, варочной топки и поддувала;
• панель для варки;
• «летняя», топочная и задвижка для дымоходной трубы;
• металлический уголок и полоска;
• лист металла, керамическая плита или любой другой имеющийся материал с огнеупорными свойствами.

На одних материалах двухколпаковая печь не построится, поэтому стоит заблаговременно позаботиться о наличии строительного инвентаря. Список необходимого оборудования может меняться в зависимости от желаемой постройки и дополнительных требований заказчика. В работе также не обойтись без следующих инструментов:

• кельма;
• шпатели;
• миксерная насадка для раствора;
• строительный уровень;
• болгарка;
• перфоратор;
• отвес;
• посуда для замеса раствора.

Подготовка к работе

До того как соорудить печи Кузнецова своими руками, внимательно изучается схема постройки, уточняются все спорные моменты кладки. На начальном этапе необходимо заложить мощный фундамент, чтобы конструкция выстояла перед всеми внешними факторами в будущем. Важные советы на подготовительной части работы:

• Очаг и колпак совмещаются сухим швом, чтобы потоки воздуха правильно циркулировали в процессе топки печи.
• Камин не должен содержать над камерой топки катализатор, выполненный из огнеупорного кирпича в виде решетки.
• Топочная часть и колпак не объединяются по причине того, что процесс сгорания дров должен осуществляться в определенном объеме для создания максимальных показателей температуры.
• Если помещение имеет деревянные стены, конструкция печи заблаговременно ограждается специальными металлическими пластинами.

Чертежи и схемы

Купольные кузнецовские печи не так просты в изготовлении, как кажется вначале. Если порядовка закладки нарушается, раствор приготовится не той консистенции и состава, который требуется, конечный итог выйдет неутешительным. Перед установкой правильно подбирается схема постройки, подробно изучаются чертежи и только потом ведется работа.

Как сделать основание постройки?

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

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

Основная работа

Порядовка кузнецовки осуществляется следующим образом:

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

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

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

Принцип 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.

Принцип действия

Кузнецов предложил новый принцип построения кирпичных печей. Во всех придуманных/сконструированных ранее моделях горячие газы движутся по каналам. Проходя по ним, они нагревают кирпич, сами охлаждаются. Движение возможно только при наличии тяги. При таком принудительном принципе действия прогрев корпуса неравномерный, а приводит это к образованию трещин. Большое количество кирпичей занимает практически все пространство, и теплообменник при необходимости поставить некуда. Только поместить его в топку, где он будет контактировать с пламенем, из-за чего срок службы его очень ограничен. К тому же расположенный в зоне горения теплообменник отнимает значительную часть тепловой энергии, ухудшая условия горения топлива, что снижает КПД печи и повышает количество сажи.

Одна из канальных печей внутри выглядит так

Кузнецов использует другой, принцип движения газов в печи — свободный. Печь состоит из колпаков — перевернутых вверх дном сосудов (с отверстием вверху или без — по-разному в разных моделях). Колпаки могут располагаться друг над другом или один за другим, но обязательно сообщаются между собой при помощи сухого шва — пространства в 2-3 см, незаполненного раствором или теплоизолятором, через который и переходят газы из одного колпака в другой.

Первый колпак и топка объединены в единое пространство. При таком устройстве происходит вот что. Самые горячие газы поднимаются верх. На некоторое время они вверху и остаются, где передают часть тепловой энергии стенам, сами остывают. По мере остывания они опускаются вниз, а на их место поднимаются более горячие. При таком построении движение воздушных масс происходит только за счет естественных физических процессов.

Принцип движения газов в колпаковых печах

Наглядно продемонстрировать процесс можно, если в перевернутый вверх дном стакан запустить струю дыма. Она поднимается вверх, достигает верха, затем остывшая часть дыма вдоль стенок опускается вниз. Приметно те же процессы, только гораздо более сложные, проходя и в печи.

На рисунке красными стрелками показана схема движения горячего воздуха в колпаковых печах. Синими стрелками показано движение холодного воздуха, попавшего в печь. Очевидно, что вверх он подниматься не будет, потому как весит больше, а пройдет понизу и почти не повлияет на общую температуру в колпаке, что продемонстрировано на рисунке справа.

Но одного колпака для эффективного отбора тепла недостаточно, потому большинство печей имеют два или три свода в зависимости от мощности. В них происходят практически те же процессы, что и в первом: более горячие газы находятся вверху, нагревая кладку, холодные проходят понизу и выходят в дымоход. В верхней зоне второго свода и размещается теплообменник или любое другое необходимое для каких-либо целей устройство. Никакого открытого огня, только горячие газы и очень эффективный теплосъем: постоянно протекают воздушные потоки высокой температуры. Причем никакого влияния на процессы горения нагрев теплоносителя, камней или воды в баке не оказывает: от топки они отделены кирпичной стенкой.

Один из вариантов колпаковой печи

Конструкция печей разной конфигурации и назначения разная, но «потребляют» они немного топлива и долго остаются горячими. Об этом говорят отзывы владельцев. Например, в доме из бруса сложена такая печь. При -25оС топят утром и вечером по 5 полешек (всего в сутки получается порядка 18 кг дров). В домике +25оС и утром не холодно. При температуре «за бортом» до -10оС топят один раз. Так что насчет эффективности вопросов нет. Если и есть вопросы, то по поводы выбора исполнителя. Ведь параметры ее работы зависят от того, насколько правильно и грамотно сложена печь. И быстро ее не сделаешь: средних размеров и без наворотов — это 2-3 недели работы. Вообще с отзывами о печах Кузнецова все просто: люди довольны. Удовольствие, конечно недешевое, но однозначно оно того стоит. Это утверждают все владельцы таких печей. Никаких сложностей в эксплуатации, экономичны и не капризны, очень долго отдают тепло, а греются быстро.

Чертежи для печи Кузнецова

Читать чертежи нужно уметь. Обязательно научитесь этому – дело недолгое, но избавит от проблем с неправильной постройкой. Если вы можете создать нужный проект самостоятельно, то это просто отлично.

В данном случае закладывается одна основа, на которой будет держаться всё отопление, а плюсом к ней вы вольны построить что угодно. К примеру, кто-то хочет себе настоящую лежанку, а кому-то нужна печь Кузнецова с отопительным котлом или кирпичная печь для бани.

Вариантов здесь немало, и главное – в полёте своей фантазии не забыть о том, что основную, то бишь отопительную часть изменять ни в коем случае нельзя.

Прежде, чем вы приступите к планированию постройки, вы должны знать: на самом деле «печь Кузнецова» – это не какое-то единственное в своём роде изобретение. Сам Игорь Кузнецов создал несколько проектов, каждый из которых имеет своё предназначение.

Попросту говоря, если ранее вы думали, что можете построить лишь одну модель, то не спешите – у вас весьма приличный выбор.

Тепловая мощность и назначение каждой отопительной печи Кузнецова различны.

Это могут быть:

• русские печи «теплушки»
• отопительные
• отопительно-варочные
• банная печь Кузнецова с функцией регулировки нагрева воды
• холодные печи – также предназначенные для бань, но регулирующие температуру и влажность в парилке
• печь камин Кузнецова, где камин может быть пристроен с любой стороны

Поэтому, прежде чем искать нужные вам чертежи, ответьте себе на вопрос – какой из перечисленных выше вариантов вам будет наиболее нужен и полезен? Именно такой чертёж необходимо найти.

Безопасность

Основным требованием к печи любого типа является ее безопасность. Кроме того, что использование в доме постоянного открытого огня всегда резко увеличивает опасность пожара, при горении любого вида топлива образуется чрезвычайно опасный для человека углекислый газ, что при пороках конструкции или неправильной эксплуатации приводит к угарному отравлению.

Поэтому если у владельца дома нет навыков печного строительства, постройку печи следует поручить мастеру, несмотря на дороговизну этой работы. Только специалист сможет уложить кирпич в печи правильно с минимальными зазорами и верно установить дымоход и трубу с учетом всех возможных нюансов ее эксплуатации, в том числе и преимущественного направления ветра.

Применение колпакового метода

Печи камины Кузнецова собираются по определённой методике, которая имеет следующие особенности:

1. Все газы и потоки начинают равномерно распределяться за пределами топочной камеры;
2. В зависимости от количества установленных колпаков внутри конструкции, тёплый воздух в большей или меньшей степени задерживается во внутренней части агрегата, тем самым осуществляя быстрый, эффективный и равномерный прогрев;
3. При установке колпака в непосредственной близости около топочной камеры, при растапливании, горячие пары воздуха моментально попадают вовнутрь и установка, а также помещение прогревается в несколько раз быстрее;
4. За счёт наличия колпаков, образуется минимальное количество сажи и другого налёта, что значительно упрощает уход и чистку;
5. Теплообменник необходимо устанавливать исключительно за пределами топочной камеры, что позволяет КПД оставаться на самом высоком уровне и не снижаться.

Каминопечь Кузнецова устроена таким образом, в результате чего через специальное отверстие, расположенное в нижней части установки выпускается исключительно холодный воздух, в то время как горячие пары накапливаются в специальных колпаках.

Для того чтобы подробней ознакомиться с готовыми работами каминов и печей, рекомендуем просмотреть фото расположенные в этой статье.