Как своими руками сделать колпаковую печь

Или войдите на сайт, если уже зарегистрированы…

Принцип действия печей с двумя колпаками

Секрет эффективности работы данной печи кроется в ее оригинальной конструкции, позволяющей накапливать и сберегать тепло в течение длительного времени. Чтобы понять принцип работы двухколпаковой печи, рассмотрим её конструктивную схему.

После растопки в зимнее время раскаленные дымовые газы поднимаются под свод нижнего колпака, передавая тепло окружающим стенкам и варочной панели. Но в камеру сгорания поступает новый воздух, процесс горения продолжается и выделение горячих продуктов сжигания продолжается, вытесняя под верхом колпака остывшие газы. Те, в свою очередь, опускаются и попадают в вертикальный канал, ведущий в верхний колпак, где двухколпаковая конструкция печи предусматривает повторение предыдущего процесса с выбросом газов наружу через дымоход.

Температура выходящих дымовых газов ниже любой другой печи с плитой, так как они интенсивно отдают свое тепло стенкам печки. По этой причине дымоходы источников тепла данной конструкции требуется защищать от разрушительного воздействия конденсата. После того как протапливание закончено, тепло еще долгое время сохраняется вверху обоих колпаков даже в том случае, если главная задвижка остается открытой. Холодный воздух, поступающий через поддувало, не может подняться под свод колпака и проходит в дымоход по пути, указанному на схеме синими стрелками.

Двухколпаковая варочная печь с плитой позволяет готовить пищу в летнее время благодаря дополнительной задвижке, открывание которой пропускает газы напрямую в дымоходную трубу. Если же задвижку открывать не полностью, то поток продуктов сжигания разделится на два, идущих по разным путям. Таким способом в осенне-весенний период можно регулировать интенсивность прогрева колпаков, то есть, тепловую мощность печки.

Виды печей Кузнецова

Варочная печь с финскими дверками топки.

Игорь Викторович Кузнецов, являясь инженером-изобретателем, внес весомую лепту в развитие печного дела. Он усовершенствовал двухколпаковые печи господина Подгородникова Иосифа Самуиловича, создав на их основе более 150 различных конструкционных вариантов. Печи Кузнецова (чертежи) имеют разные конфигурации в зависимости от их специализации. Так, его детища можно классифицировать следующим методом:

  • для парилок и банных помещений;
  • нагревательные котлы;
  • варочные печи;
  • сугубо для отопления.

Изготовить печи Кузнецова своими руками сложно, но реально. Этому благоприятствует тот факт, что чертежи и порядовки есть в свободном доступе.

Игорь Викторович разрешил использование и распространение информации, касающейся конструктивной части своего изобретения, религиозным организациям любого формата.

Используя эти материалы, вы вполне можете сделать печи Кузнецова своими руками под определенные вами нужды. Конструкции господина Кузнецова обладают достаточно высоким КПД, который в два с половиной раза превышают эффективность давнишних теплушек. Соотношение примерно 30% к 80%. Что характерно требования к энергоносителю (твёрдому топливу) позволяют применять не только дрова и уголь, подойдет даже тирса или опилки. В топку можно бросать все что горит, главное, чтобы количество «мусора» не превышало трети всей загрузки.

Разновидности печей

Колпаковые печи Кузнецова, спроектированные в основном с целью использования в быту, сооружаются для выполнения определенных функций. Различают следующие виды таких конструкций:

  • варочного типа – для приготовления пищи;
  • отопительные – для обеспечения жилого помещения теплом;
  • банные печи Кузнецова – для обогрева бань;
  • уличныепечи имеют вид простых барбекю или целых печных комплексов;
  • для выпекания хлеба часто совмещаются с другими видами печей;
  • печи-камины, выполняющие скорее эстетическую роль.

Здесь названы лишь наиболее распространенные виды кузнецовских печей. Часто специалисты создают комбинированные варианты таких конструкций, отличающихся своей многофункциональностью. Хорошо всем знакома, например, отопительно-варочная печь, благодаря которой можно и дом обогреть, и пища приготовлена.

Видео руководство

Суть работы таких систем достаточно проста: горячий газ циркулирует не при воздействии вытяжной трубы, а из-за тяжести газов. Иными словами, если соответствовать простейшим физическим законам, горячие газы, имеющие меньший вес, собираются под сводом колпака, в то время как холодные (а, следовательно, и тяжелые) остаются снизу. В связи с взаимодействием этих газов внутри колпака образуется «зона» турбулентности, благодаря чему стенки конструкции эффективнее впитывают тепловую энергию. Собственно, газ здесь и является основным переносчиком тепла.

Дабы закрепить знания об этой печи, а также подчеркнуть ее особенность, ниже мы привели ее отличительные черты.

  1. Полифункциональность, внушительный показатель эффективности.
  2. Довольно высокий КПД.
  3. Приятная «внешность», эстетичность.
  4. Простота в эксплуатации, отсутствие необходимости в регулярной чистке каналов.
  5. Долговечность.

Большинство владельцев печей, равно как и опытных профессионалов, убеждено: печь колпакового типа по праву считается одним из качественнейших и эффективнейших отопительных приборов, которые когда-либо создавались.

Читайте также:  Отличие бойлера от водонагревателя

Ну что ж, с конструктивными особенностями мы разобрались, теперь – непосредственно к строительному процессу!

Видео руководство

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.

Схема печи Кузнецова

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.

Схема печи Кузнецова

В верхнем и нижнем колпаках постоянно присутствует давление газов, под его воздействием они и побуждаются к естественному движению, тяга дымоходной трубы не нужна.

Преимущества системы

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

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

Схема строительства печи Кузнецова своими руками

Построить хорошую печь из кирпича довольно сложно, для этого нужно обладать умением. Мастерство всегда передавалось из поколения в поколение, и одним таким известным печником является И.В. Кузнецов. Он использовал специально разработаный принцип строительства печей.

Устройство печи Кузнецова

В большинстве моделей, которые были придуманы ранее, горячие газы всегда двигались по каналам. Во время их движения конструкция нагревалась, а затем сама остывала. Это движение газов образовывала тяга.

При этом корпус прогревался неравномерно, что в итоге приводило к трещинам. Теплообменник помещался в топку, потому что больше для него места не было. Там он напрямую контактировал с огнем и его срок службы быстро иссякал.

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

Читайте также:  Длина контура теплого пола: оптимальные значения труб

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

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

Преимущества колпаковой печи Кузнецова:

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

    Принцип устройства колпаковых печей достаточно простой и заключается в том, что нижний ярус конструкции и очаг совмещаются в общее пространство. Его и называют колпаком, внутри которого осуществляется циркуляция раскалённых газов.

    Самые лёгкие раскалённые газы, которые образуются при сгорании топлива, поднимаются кверху колпака. Там они будут находиться до тех пор, пока всё их тепло не перейдёт кирпичным стенкам кладки.

    Стандартная конструкция колпаковой печи

    При остывании они становятся тяжёлыми и опускаются вниз. На их место «приходят» следующие горячие газы, и такой круговорот происходит до тех пор, пока в очаге горит топливо. Таким образом, горячий воздух всегда находится под своеобразным колпаком, пока кирпич не заберёт на себя всё тепло. Он не сможет выйти пока полностью не остынет и не станет тяжёлым, чтобы опуститься вниз.

    Для того чтобы понять как действует такая печь, мы можем рассмотреть вариант со стеклянной ёмкостью, когда в ней горячий дым не может никуда выйти и постепенно опускается вниз при охлаждении.

    Но необходимо знать, что остывший газ, который снижается книзу, не холодный в прямом смысле этого слова. Он имеет температуру более 200°С, а температура горения твёрдого топлива около 800°С, поэтому и воздух, поднимающийся вверх, будет такой же горячий. Остывая, газ опускается к выпускным каналам, которые расположены внизу печной кладки.

    А затем он поступает в следующий колпак, находящийся над первым. И если для этого колпака газ был достаточно холодными, то для верхнего он будет раскалённым и поэтому опять поднимется в самый верх. Там они также нагреют материал стенок печи. После остывания опустятся вниз, как и в первом случае, но уже с температурой около 130°С.

    Вот и весь процесс работы печи, но, как и у каждого эффективного устройства, здесь присутствует небольшой нюанс, который называется «сухой щелью». Она представляет собой проём, расположенный вертикально в печи шириной около 2–3 сантиметров, который совмещает топку с нижним колпаком от самого пола до конечной точки камеры.

    Сухой шов в кладке колпаковой печи

    Банная печь имеет такой же принцип работы, как и отопительная, но по своей конструкции немного отличается.

    • Нижний колпак оснащён специальным металлическим противнем с камнями.
    • Есть доступ для поступления воды и специальные отверстия для выхода раскалённого пара.
    • Печь имеет более толстые наружные стенки, которые дают возможность камням максимально нагреваться, а само помещение не перегревается.
    • Колпак имеет контур для нагрева воды в моечной комнате.

    Камни подогреваются двумя методами:

    • Непосредственно от раскалённых газов.
    • В стальном закрытом поддоне.

    Так как камни располагаются вверху первого колпака и поэтому они прогреваются до максимальной температуры. Это происходит за счёт того, что раскалённый воздух «обволакивает» камни со всех сторон одновременно.

    Для такой печи лучше всего приобретать округлые обтекаемые камни. Такая форма будет отлично справляться с нагревом воздуха.

    При возможности к камням можно добавить 1/3 часть чугунных чушек.

    Читайте также:  Как выбрать циркуляционный насос для отопления

    Ранее, до открытий Кузнецова, отопление было канальным, то есть горячий воздух из топки поднимался вверх внутри устройства, нагревая его стенки. Отдавая тепло кирпичам, газы охлаждались и под действием тяги уходили в трубу. Со временем в связи с неравномерным нагревом возникали трещины, и кладка требовала ремонта. Минусы канального нагрева – быстрое остывание, большое количество сажи.

    Движения газов, по теории Кузнецова, происходит свободно. Горячий воздух внутри сооружения задерживают два колпака, расположенные или один над другим, или рядом. Существую варианты с отверстиями в середине куполов. Оба элемента соединены посредством так называемого «сухого шва» — свободного пространства, необходимого для циркуляции газов.

    Схема движения газов в колпаковой печи

    Когда топливо сгорает, горячие газы поступают под первый колпак, соединенный напрямую с топкой. Расширяясь, они не могут двигаться вверх и останавливаются в ограниченном пространстве, где со временем охлаждаются, либо поступают вниз, снижая тягу и задерживая процесс горения. Таким образом, регулировка температуры и мощности горения происходит самостоятельно.

    Второй колпак создает дополнительную тягу, в результате чего сначала происходит полное сгорание твердого топлива, а полученное тепло сохраняется благодаря пиролизным газам, скопившимся под сводом. Благодаря тому, что раскаленный воздух не улетучивается моментально, а циркулирует внутри устройства, КПД источника тепла достигает 93%. Кроме этого, происходит ощутимая экономия топлива (брикетов, дров или угля), а осаждение сажи сводится к минимуму.

    Дополнительные возможности использования колпаковой печи

    Чтобы добиться желаемого эффекта, то есть хорошего обогрева тепличного помещения и минимального объема остаточных продуктов горения, достаточно того, чтобы колпаковая печь, созданная по технологии Игоря Кузнецова, включала в себя 2 основных части – топку и колпак, расположенный над ней. Вместе с тем указанная конструкция может быть снабжена дополнительными элементами, которые обеспечат более эффективную эксплуатацию печи.

    Если теплица является большой, количество колпаков, расположенных над топкой, может быть увеличено: это, с одной стороны, обеспечит возможность единовременной загрузки большего количества топлива, что упростит процесс эксплуатации печи, а с другой стороны, увеличит результативность его использования, поскольку площадь поверхности, используемой для обогрева помещения, в этом случае значительно увеличится.

    График изменения температуры в топке печи Кузнецова.

    Кроме того, дополнительные колпаки могут быть использованы не только для выполнения своей основной функции – обогрева помещения, но и для реализации дополнительных задач, которые могут быть весьма полезны в работе садовода или огородника, особенно в холодное время года. Так, пространства основного или дополнительного колпаков могут быть использованы для того, чтобы устроить там котел, предназначенный для подогревания воды. В зависимости от того, насколько близко к топке будет расположен такой котел, будут различаться скорость достижения водой максимальной температуры и собственно значение этой максимальной температуры. При этом нет необходимости подробно останавливаться на том, насколько полезна может быть горячая вода на дачном участке ранней весной, поздней осенью или зимой: ее можно использовать для полива растений, приготовления пищи, очистки от грязи руки и садового инструмента или других повседневных нужд, которые постоянно появляются у садовода или огородника.

    Наконец, и основной, и дополнительные колпаки могут быть использованы для обеспечения функций, которые не имеют непосредственного отношения к самой теплице и растениям, находящимся в ней, однако являются весьма полезными на дачном участке. Они могут применяться для устройства варочных поверхностей, организации камер для сушки продуктов или с другими целями.

    Металлическая альтернатива

    Выше уже упоминалось о том, что кузнецовки могут быть установлены в любых помещениях. Но так как считается, что печи круглого сечения – это идеальный вариант, то стоит задуматься над их возведением в небольших по площади помещениях. Правда, необходимо оговориться, что в небольших комнатах придется ставить небольшие по габаритам установки, а, значит, будет снижаться и их КПД.

    Так вот, чтобы коэффициент полезного действия не снижался, рекомендуют конструкции данного типа делать из металла. Чугун здесь не подойдет, слишком тяжел этот металл, да и очень хрупок. Хотя из него получилась бы недорогая печка.

    Металлическая альтернатива

    Небольшая модель

    А вот стальная модель, обработанная порошковой краской, будет неплохой альтернативой. Тем более в печах Кузнецова на сдвиг ничего не работает, а это для стальных конструкция самый важный показатель. Так что проблем здесь быть не должно. Правда, проблема появляется в другом месте – это свод первого колпака, где собираются топочные газы с высокой температурой. К сожалению, сделать футеровку свода в небольших печках – проблема номер один. И ее еще необходимо решить. Так что металлические альтернативы кирпичным пока отложены в сторону.