Колпаковая печь Кузнецова своими руками: особенности конструкции, преимущества и недостатки, чертежи, схема и порядовка

Что такое колпаковая печь

Это один из вариантов доработанной конструкции обычной печи. Сначала такой принцип действия использовался для работы промышленных агрегатов. С середины прошлого века колпаковый тип отопления начал распространяться и в частных домах.

Сейчас колпаковые печи считаются наиболее пригодным вариантом для эксплуатации. При постройке они не требуют сложного расчета высоты дымохода для создания искусственной тяги. Процесс растопки и нагревания проводится значительно быстрее, чем, например, у канальной печи.

Основное отличие от последней заключается в способе отведения дыма: канальная печь вытягивает отработавшие газы за счёт дымохода наружу, а колпаковая, наоборот, выталкивает дым. Благодаря этому снижается скорость его движения в дымоходе и соответственно увеличивается КПД (примерно до 93%). Также снижается риск задувания пламени и отравления угарным газом.

Русские строители всегда славились мастерством кладки печей. Лучшим существующим вариантом выполнения такой печи является конструкция, предложенная Кузнецовым. Секрет заключается в использовании гладких кирпичей, раствора из глины и особой схеме расположения, при которой кирпичи делят пространство на несколько полостей, являющимися колпаками.

Разновидности

Существует множество вариантов и модификаций колпаковых печей:

• ОИК — отопительная печь с камином.
• ОВИК — отопительно-варочная печь с камином.
• ОВИК БК — отопительно-варочная печь с камином и боковой полочкой.
• ОВИК ЗК — отопительно-варочная печь с камином сзади
• ОВИК Л — камин слева.
• БИК — банная печь.
• РТИК — русская теплушка.

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.

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.

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.

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

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.

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.

• 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

• 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

• 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.

• 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

• 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

• 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.
• На уровне 12 и 13 ряда во внутреннем пространстве печи сооружаются столбики катализатора.
• 17-м и 18-м рядом перекрывается нижний колпак отопительного агрегата.

Вспомогательные шнуры, натянутые по углам сооружения, помогут справиться с задачей начинающему печнику

• Начиная с 19-го ряда возводится верхний колпак с внутренними теплообменными каналами. Здесь же устанавливаются и четыре дверцы для их чистки.
• Обязательно обратите внимание на задвижку дымового канала, установленную в 28 ряду. Она понадобится для того, чтобы печь не остывала в период между топками.
• 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.

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.

Как это работает

Разработанный Кузнецовым метод возведения печей стал инновацией в строительной сфере. Дело в том, что в традиционных печных конструкциях обогрев происходил посредством тяги в каналах. Это приводило к неравномерному распределению тепла в печи и возникновению трещин в ее стенках.

В кузнецовских моделях газы движутся свободно. Поскольку конструкции состоят из колпаков, располагающихся друг от друга на расстоянии 2–3 см, то гарантировано равномерное распределение тепла. Первый колпак объединен с топкой. По этой причине самые горячие газы поднимаются наверх. Какое-то время они держатся в верхней части конструкции. К тому времени, когда они остывают и спускаются, стенки печи бывают уже прогреты ими.

Затем процесс повторяется. Так происходит непрерывное и интенсивное обогревание конструкции, а, соответственно, и помещения. Но поскольку одного колпака для оптимального обогрева бывает недостаточно, большинство кузнецовских моделей оснащены двумя или тремя сводами. Принцип работы в них аналогичен одноколпаковому варианту.

Достоинства и недостатки

Равномерное распределение тепла следует относить к основному преимуществу данных конструкций. Однако плюсы применения кузнецовских моделей на этом не заканчиваются. К несомненным достоинствам колпаковых печей следует отнести следующие факторы.

1. Коэффициент полезного действия – 95 % (для сравнения: в традиционных русских печах он составляет 25 %).
2. Больше места для установки стального нагревательного элемента.
3. В процессе обогрева не выделяются сажа и дым.
4. Чистить кузнецовские печи следует во много крат реже, нежели традиционные конструкции.
5. Возведение данных моделей в финансовом отношении обойдется намного дешевле, нежели построение русской печи.
6. Конструкции Кузнецова прочны и устойчивы к образованию трещин.
7. Такие печи можно строить по индивидуальным размерам и формам.
8. Модели Кузнецова отличает эстетичный внешний вид, который к тому же можно видоизменять, применяя фантазию и различные дизайнерские решения.

Видимо, в силу всех вышеперечисленных качеств данные конструкции приобрели популярность еще в 60-х годах. А потом они только совершенствовались и на сегодня практически лишены недостатков. Тем более что позже Кузнецов трудился над разработками не один, а с группой единомышленников.

Виды печей Кузнецова

То разнообразие колпаковых печей, которое существует на сегодняшний день, можно классифицировать по различным факторам. Так, в зависимости от количества колпаков разработанные Кузнецовым модели делят на одноколпаковые, двухколпаковые и многоколпаковые.
По назначению данные модели делятся так

Помимо этого, есть еще печи специального назначения, также разработанные Кузнецовым.

Универсальность конструкций в том, что их можно совмещать. Так можно получить модель, отличающуюся многофункциональностью.

Применение печи Кузнецова

За многие годы изобретательской деятельности И. В. Кузнецов разработал около 150 моделей печей, рассчитанных на применение во всех без исключения сферах человеческой жизнедеятельности, где требуется генерация тепла. По виду специализации «кузнецовки» бывают:

• отопительными;
• варочными;
• отопительно-варочными;
• банными
• уличными, предназначенными для копчения продуктов, барбекю и приготовления блюд на гриле;
• каминами с открытой топкой, позволяющей любоваться пламенем.

Конструкция

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.

Двухколпаковая отопительно-варочная печь

В этом разделе публикации будет представлена модифицированная модель Кузнецова, получившая название «Большая кроха». Однако, у моделей этого ряда тоже существуют различия, заключающиеся в размере варочной плиты. «Большая кроха» изначально была оснащена двухконфорочной плитой. А представленный ниже вариант имеет плиту с одной конфоркой.

Вариант двухколпаковой печи «Большая кроха» с двухконфорочной варочной плитой.

Такая модификация была проведена для того, чтобы сделать больше размеры нижнего колпака. Это привело к увеличению теплоотдачи от поверхностей печи, что позволяет намного быстрее нагреть помещения дома.

В основе показанной разработки лежит конструкция печи ОВИК4, но в отличие от нее варочная и топливная камеры находятся на разных сторонах сооружения. Удобство такого размещения состоит в повышении безопасности при пользовании плитой, так как исключается риск получения ожога от разогретой дверцы топки.

Отопительно-варочная колпаковая печь Кузнецова с одной конфоркой

Варочная плита с одной конфоркой имеет размер 410×340 мм. При желании на эту камеру можно установить дверцу, благодаря которой она при необходимости будет превращаться в духовой шкаф.

В конструкции предусмотрен «летний» ход, который позволяет использовать плиту только для приготовления пищи в теплое время года, не разогревая все стенки печи. Благодаря такой функции печь легко растапливается, даже если ее не использовали длительное время.

Удобство данной конструкции при ее возведении состоит еще и в том, что при необходимости ее можно сделать выше или ниже. Так, 22÷27 ряды кирпичной кладки имеют одинаковую конфигурацию. Если печь необходимо сделать немного выше, в этой области можно дополнительно добавить два ряда с тем же расположением кирпича, что увеличит высоту печи на 140 мм. Если же потолки в доме низкие, то можно поступить наоборот, то есть убрать два ряда, сократив высоту печи на те же 140 мм.

Конструкция полностью выведена из керамического кирпича, поэтому может быть использована для установки на даче, то есть когда ее эксплуатация будет производиться не регулярно.

При возведении печи в доме с постоянным проживанием, когда протапливание будет производиться регулярно, 5 ÷ 11 ряд можно выложить из огнеупорного шамотного кирпича.

Размеры печи составляют 770×770 мм, высота 2100 мм. При одноразовой топке теплоотдача от нее 2 кВт, и не меньше 3,3 кВт, если топить два раза в сутки. Печь рассчитана на обогрев 25м².

Для возведения печи, без учета дымоходной трубы потребуется 411 кирпичей. Кроме них, необходимо будет подготовить следующие материалы:

• дверца для топки ДТ-3 размером 250×210 мм — 1 шт.;
• дверца для поддувала ДПК(Р) 250×140 — 1 шт.;
• дверца для очистительных камер ДПр-4 130×130 мм — 3 шт.;
• колосниковая решетка 300×250 мм — 1 шт.;
• одноконфорочная варочная панель 410×340 мм — 1 шт.;
• задвижка для «летнего» хода — 130×130 мм — 1 шт.;
• задвижка для дымохода печи — 250×130 мм — 1 шт.;
• стальной уголок 450×30×30×4 мм — 1 шт.;
• предтопочный стальной лист 700×500 мм — 1 шт.

Печь в разрезе – как видно, конструкция не имеет сложных лабиринтов

На разрезе конструкции хорошо видно строение колпаков и расположение в них каналов, а также размещение всех металлических элементов внутри печи.

Такая печь имеет довольно простое строение и компактные размеры, поэтому возвести ее под силу даже не очень опытному печнику. Главное, процесс должен проходить строго по нижеприведенной порядовке.

Возможно, вам будет интересна информация о том, что такое  отопительно варочная печь шведка

Чтобы легче было разобраться в схемах рядов, в таблице ниже приведены условные обозначения нестандартных кирпичей в кладке.

Некоторые обозначения – для ясности последующей работы с порядовкой

Ну и, наконец, в таблице представлена порядовая кладка печи. Всего предстоит выложить 32 ряда кирпичей, не считая дымоходной трубы.

Схема кладкиКраткое описание ряда и выполняемых опраций

	Итак, первый ряд укладывается на подготовленный фундамент (на слой гидроизоляции) и должен находиться в одной плоскости с чистым полом. Этот ряд является особо важным, так как именно он задает ровность кладки последующих рядов. Швы между кирпичами должны составлять 5 мм и быть одинаковыми. Внешние размеры ряда, показанные на схеме, являются ориентировочными. Истинные размеры проявятся после завершения монтажа кирпича первого ряда. Именно их и необходимо будет придерживаться, укладывая последующие ряды. Для первого ряда потребуется 18 штук красного кирпича.
	Во втором ряду кладки начинает формироваться поддувальная (зольная) камера, а также основание нижнего колпака. Для очистки нижней части колпака в стенку печи монтируется дверца ДПр-4, имеющая размер 130×130 мм. Кроме нее, устанавливается и дверца поддувальной камеры ДПК(Р) 250×140 мм. Второй ряд состоит из 11 красных кирпичей.
	Третий ряд укладывается по представленной схеме, и его особенность состоит в том, что кроме целых кирпичей, в нем используются его обработанные фрагменты. Причем, как можно видеть, углы двух кирпичей, формирующих отверстие для установки дверцы для очистки колпака, стесаны до полукруглого состояния. Такая конфигурация значительно упростит процесс очистки. Для этого ряда необходимо подготовить 11 и ½ кирпича.
	Четвертый ряд перекрывает дверцы поддувальной и колпаковой камер. Кроме этого, частично с передней и задней стороны перекрывается канал, расположенный за зольной камерой. Оставленное над зольной камерой отверстие должно иметь размеры 260×260 мм, то есть кирпич на кирпич, с учетом швов. Для кладки потребуется 14 красных кирпичей.
	Пятый ряд. Передний и задний кирпичи, выделенные оранжевым цветом на схеме, имеют размер в ширину 95÷100 мм. Верхняя поверхность этих кирпичей стесывается наискосок. Расстояние между этими кирпичами должно составлять 310 мм. Это будет посадочным местом для колосниковой решетки, при этом она будет упираться на выступающие части кирпичей предыдущего, четвертого ряда. Пространство нижнего колпака разделяется на два вертикальных канала кирпичом. Ближний к передней части канал станет соединительным для нижнего и верхнего колпака. Дальнее пространство в верхней части будет оборудовано задвижкой «летнего» хода. Кирпич, разделяющий пространство с передней стороны, снизу подрезается наискосок, что будет способствовать лучшему отходу дыма через отверстие. На схеме подрезаемая часть выделена серым цветом. Для кладки 5-ого ряда потребуется 14 и ½ красного кирпича.
	Далее, после завершении кладки пятого ряда, на обозначенное отверстие (посадочное место), монтируется колосниковая решетка 300×250 мм. Решетка укладывается без раствора, между ней и обрамляющей ее кирпичом должен оставаться зазор в 5 мм. Передний и задний зазор заполняется сухим мелкофракционным песком.
	На шестом ряду монтируется дверка топливной камеры ДТ-3 250×210 мм. Между дверцей и кирпичом также должен оставаться зазор, который должен быть заполнен жаростойким материалом. Как уже говорилось выше, для создания такого зазора применяется асбестовый шнур, которым рама дверцы обматывается по периметру. Крепление рамы дверки в кладку осуществляется с помощью проволоки, которая должна быть заглублена в швы не менее чем на 150 мм. Вместо проволоки могут быть использованы специальные кляммеры, изготовленные из металла толщиной не менее 2 мм. Эти элементы закрепляются к верхней и нижней части рамы дверцы, а их выступающие стороны встраиваются в швы кладки. Для ряда потребуется 12 штук красного кирпича.
	Седьмой ряд. В правом дальнем углу топливной камеры между кирпичами оставляется зазор шириной в 20 мм — его называют «сухой» шов. Этот зазор предназначен для вывода из топливной камеры балластных газов, что значительно улучшает процесс горения топлива в печи. Количество кирпича — 11 и ½ штуки.
	Восьмой ряд выкладывается по показанной схеме, «сухой» шов сохраняется. Для этого ряда потребуется также 11 и ½ кирпича.
	Девятый ряд. Для перекрытия дверцы топливной камеры с правой стороны кирпич выпускается вперед, а его левую боковую сторону необходимо срезать наискосок. Кирпич, укладываемый с правой стороны, вырезается на всю толщину так, чтобы нижний кирпич 8-го ряда образовал площадку шириной 25÷30 мм. «Сухой» шов в задней части камеры по-прежнему сохраняется. Для ряда потребуется 12 кирпичей.
	Далее, идет завершение девятого ряда. Топливная дверка перекрывается полностью кирпичом, стесанным с правой стороны наискосок сверху вниз, так, чтобы она совпала со срезом правого кирпича. Слева кирпич устанавливается на оставленную для него площадку. Потребуется 1 кирпич.
	Десятый ряд. На схеме показаны вырезы, которые должны быть сделаны в кирпиче под посадочное место под варочную плиту, толщина металла которой составляет 5 мм. А также необходимо учесть асбестовую прокладку, примерно, в 3 мм. Плита должна быть утоплена в глубь кирпичей ниже их поверхности на 4 мм. Поэтому и глубина вырезов должна иметь соответствующее значение и составлять 10÷12 мм. В правом углу топливной камеры формируется проход в канал нижнего колпака печи шириной в 60 мм. Для кладки ряда необходимо подготовить 12 и ½ кирпича
	Продолжение десятого ряда. После того как он будет выложен, на посадочное место под варочную панель, укладывается асбестовый шнур, который заранее необходимо пропитать разведенным до жидкой консистенции кладочным раствором. Сверху него на посадочное место укладывается металлическая одноконфорочная плита. Боковые зазоры между металлом и кирпичом необходимо хорошо очистить, и уложить в них асбестовый шнур или базальтовый картон. Раствор в зазоры попасть не должен. Плита должна быть утоплена в кирпич для того, чтобы следующие кирпичные ряды не лежали непосредственно на металле. На входе в варочную камеру монтируется стальной уголок. Этот элемент будет выполнять защитную функцию для угла кирпичей — предохранять их от повреждения тяжелыми предметами в процессе эксплуатации печи, например, при установке на плиту кастрюли с водой. Сверху выступающих за пределы камеры концов уголка при кладке следующего ряда укладываются полоски базальтового картона шириной в 20÷25 мм.
	11-й ряд. На этом этапе формируется варочная камера. В нижней части кирпича, обрамляющего плиту, при желании можно сделать вырезы высотой в 5 мм. Они делаются на тот случай, если будет необходимо демонтировать эту металлическую панель. Благодаря этому зазору появится возможность приподнять плиту вверх и выдвинуть наружу. Для кладки этого ряда потребуется 12 кирпичей.
	12-й и 14-й ряды выкладываются по одинаковой схеме, и для каждого из них потребуется по 12 кирпичей.
	13-й и15-й ряды также кладутся по одинаковой схеме, и для них тоже потребуется по 12 кирпичей.
	16-й ряд. На этом ряду кирпичом перекрывается нижний колпак и стенки варочной камеры. Открытыми оставляются два канала — дальний, для «летнего» хода», и ближний — для соединения нижнего и верхнего колпаков. В кирпичах, формирующих канал «летнего» хода, необходимо сделать вырезы для установки задвижки. Размеры вырезов должны быть такими, чтобы между металлом и кирпичом оставался тепловой зазор в 5 мм. Глубина вырезов должна соответствовать толщине рамки задвижки, чтобы ее можно было «утопить» в кирпич. Перекрытие камеры осуществляется в «замок». Для такого соединения четыре кирпича выпускаются вперед, над варочной камерой, а в их торцевой части делаются срезы наискосок. Для этого ряда потребуется 17 кирпичей.
	Далее, на этом же ряду монтируется задвижка «летнего» хода размером 130×130 мм. Зазоры между рамкой и кирпичом заполняются базальтовым картоном. В завершении кладки этого ряда идет перекрытие двумя кирпичами оставшегося пространства над варочной камерой. Предварительно кирпичи подрезаются наискосок и подгоняются друг к другу по углу среза.
	17-й ряд. Печь полностью перекрывается еще одним слоем кирпича. Для этого перекрытия необходимо подготовить 17 кирпичей.
	18-й ряд. На этом этапе формируется основание верхнего колпака. Для очистки этой части печи в этот ряд встраиваются две дверки размером 130×130 мм. Количество кирпича 11 и ½.
	19-й ряд. Продолжается подъем стенок верхнего колпака. Кладка осуществляется по представленной схеме. Количество кирпича 11 и ½.
	20-й ряд. Этот ряд выкладывается также по схеме, и в нем производится перекрытие дверок очистки. Для работы потребуется 11 и ½ кирпича.
	21-й ряд. Формируется вертикальный канал, который станет основным дымоходом для печи. Над ним будет возводиться дымоотводная труба. Для плавного поворота дыма в канал, на его входе кирпич снизу подрезается наискосок. Количество используемых кирпичей — 13 штук.
	22-й, 24-й и 26-й ряды выкладываются по одной схеме. Для их кладки потребуется по 13 штук кирпича.
	23-й, 25-й и 27-й ряды также кладутся по одинаковой схеме, и для каждого из них тоже потребуется по 13 кирпичей.
	28-й ряд. В кирпичах, формирующих канал основного дымохода, необходимо сделать вырезы для посадочного места дымовой задвижки. Количество кирпичей — 13 штук.
	Далее, на этом же ряду устанавливается дымоходная задвижка размером 250×130 мм. Этот элемент конструкции монтируется так же, как и задвижка «летнего» хода.
	29-й ряд. На этом этапе производится еще одно сплошное перекрытие всей печи, за исключением окна для дымоходного канала. Для этого процесса потребуется 19 кирпичей. Вновь обратите внимание на нестандартные формы кирпичей этого ряда. Такая замковая кладка необходимо для придания своду верхнего колпака повышенной прочности.
	30-й ряд. Второе перекрытие конструкции 17-тью кирпичами, но уже без особых «изысков», то есть прямой кладкой.
	31-й ряд. Выкладывается основание насадной дымоходной трубы, состоящее из 5-ти кирпичей.
	32 ряд — это второй ряд насадной дымовой трубы. Ряд также состоит из 5 кирпичей. На этом, собственно, кладка самой печи заканчивается – выше уже будет дымоходная труба, конкретные размеры которой зависят от особенностей конструкции дома.

Теперь, зная принцип работы колпаковой печи, а также все необходимые подробности подготовительных и основных операций по ее возведению, будет легче сориентироваться не только с выбором подходящей модели, но и с принятием решения о самостоятельном строительстве или же вызове профессионального печника.

И завершим публикацию видеосюжетом, в котором мастер подробно показывает процесс возведения несложной колпаковой печи. Гидрострелка принцип работы узнавайте по ссылке.

Как сделать печь Кузнецова для бани своими руками

Выбирая схему кирпичной каменки, всегда приходится «привязывать» ее к особенностям устройства внутреннего пространства бани и учитывать собственные возможности. Не всем дано выложить печь – каменку с несколькими карманами и перегородками внутри. Поэтому, если есть навыки и опыт в укладке печей для бани, можно испытать свои силы в постройке полноценной системы Кузнецова. Для первого же опыта, возможно, лучшим решением будет более простой вариант с одним карманом.

Чертеж и порядовка

Ниже представлен универсальный вариант каменки с размерами основания 630х1020 мм. Высота печи составляет всего 1050 мм.

Среди достоинств данной схемы можно отметить простую раскладку перегородок внутри печи. К отрицательным сторонам относят наличие каминного зуба. Без него печь будет неэкономичной. Обычно такие каменки применяют в небольших банях, где каменка одновременно прогревает и парилку, и мойку с предбанником.

Порядовка для классической системы Кузнецова с двумя колпаками

Достоинства и недостатки

Принцип движения горячего воздуха в колпаковой печи
У кузнецовских конструкций много достоинств. Одним из них является повышенный КПД – 93 процента. Для сравнения – в русских печах он около 80. При этом у «кузнецовок» равномерная теплоотдача, меньше колебания температуры.

Другие плюсы конструкции:

• Сажи не остается, в связи с чем печку и дымовой канал можно не очищать несколько лет, что значительно упрощает уход.
• Устройство можно возвести в любом месте – в угловой зоне, в середине помещения, близ стенки. Зачастую двухколпаковая печь обогревает несколько этажей дома на одной закладке.
• Печной дымоход возможно укоротить для экономии кирпича.
• «Кузнецовка» без проблем совмещается с плитой, камином, лежанкой, отличаясь многообразием модификаций.
• К печке несложно подсоединить водяной контур и пустить по трубам нагретую воду для купания или отопления.
• Благодаря повышенному уровню пиролиза экономится топливо, которое может быть любым.
• Кладка прослужит дольше, меньше опасность возникновения трещин.
• При недолго открытой задвижке практически невозможно выстудить печку, ведь колпак всегда наполнен теплым воздухом, а холодный прижимается книзу.

[spoiler title=»Источники»]

• https://www.tproekt.com/kolpakovaa-pec/
• https://www.comfortclub.ru/publ/19-1-0-1586
• https://aqua-rmnt.com/otoplenie/pech-kuznecova-poshagovaya-instrukciya-po-izgotovleniyu.html
• https://otoplenie-expert.com/kirpichnye-pechi/kolpakovaya-pech-dlya-otopleniya-doma.html
• https://2proraba.com/banya/pech-kuznecova-dlya-bani-svoimi-rukami.html
• https://aniko-gas.ru/pechi/kolpakovaya-metallicheskaya-pech.html

[/spoiler]