Колпаковая печь своими руками — схемы и порядовка + детальное описание процесса

Отопительная печь Кузнецова своими руками

И.В. Кузнецовым разработано множество вариантов печей самого разного предназначения:

• для отопления;
• для приготовления пищи;
• для бани;
• для улицы (барбекю);
• с лежанкой и много других вариантов.

Когда вы решили класть печь своими руками и определились с вариантом, то главное — это раздобыть грамотные чертежи для порядовки. Порядовка печи кузнецова – это инструкция, которая показывает способ выкладки каждого из рядов кирпича и их последовательность. Чертежи печей Кузнецова несложно найти на сайте самого создателя, который любезно делится своими достижениями с любителями все делать своими руками. Сама порядовка чем-то напоминает пошаговую инструкцию по сбору сложного конструктора, так что, приложив старания, разберется любой.

Если вы столкнулись с печной кладкой впервые, то все ваше внимание должно быть сосредоточено на соблюдении порядовки

Материалы

Печи Кузнецова гораздо меньше стандартных, поэтому материала на ее изготовление нужно до 2 разов меньше. Но это одновременно и большая ответственность, поскольку легкая конструкция должна быть выполнена со скрупулезной точностью.

Итак, материалы для печи:

1. Огнеупорный кирпич (шамотный);
2. Кирпич для тела печи (внешняя кладка);
3. Огнеупорная глина (около 100 кг);
4. Чистый песок;
5. Проволока из металла;
6. Стальной уголок;
7. Литые элементы: задвижка, дверки для топки и поддувало, колосниковая решетка, плита очага.

Песок: его нужно очищать через сито с отверстиями 1,5 мм. Лучше всего брать горный песок, который почти не содержит мусора. Простейший вариант – купите готовую смесь глины и песка специально для печной кладки в строймагазине.

Кирпич: шамотный кирпич нужно брать марок ШБ-8 или ШБ-5, а керамический кирпич не менее М150 марки. Размеры глиняного кирпича – 250/120/56 мм, шамотного ШБ-8 – 250/123/65 мм, ШБ-5 – 230/114/40 мм. Количество кирпича, которое вам понадобится можно посчитать по схеме порядовки или другим способом.

Фундамент

Но самая первая задача – это фундамент, который легче запланировать сразу при постройке дома. Фундамент должен быть больше размера печи на 10 см по всему периметру. Он будет выдерживать достаточно большой вес, поэтому к нему нужно подойти со всей строгостью. Для этого нужно соблюсти следующие нормы:

Печной фундамент не должен быть связан с фундаментом дома; Если печь будет располагаться возле одной из стен, то печной фундамент должен быть не менее чем на 5 см отдален от основного, а пустоту между ними нужно засыпать песком; Важно обеспечить для фундамента хорошую гидроизоляцию. Для этого на дне котлована образовать песчаную прослойку, а застывший фундамент обернуть рубероидом; Хорошо если фундамент будет усилен армировкой – металлическим каркасом

Верхний уровень печного фундамента идет заподлицо с основным

До необходимого уровня докладывают кирпичом

Верхний уровень печного фундамента идет заподлицо с основным. До необходимого уровня докладывают кирпичом.

Кладка кирпича и «плавающая» топка

Топка выполняется из шамотного кирпича, а тело печи из керамического, а это значит, что при нагревании и остывании они ведут себя по-разному. Поэтому сама топка должна быть плавающей, с этой целью вокруг нее делают специальный сухой шов. Это делается для того, чтобы разные по физическим характеристикам кладки шамотного и керамического кирпича не порвало при эксплуатации.

«Сухой шов»: между шамотным и керамическим кирпичом нужно удалить кладочный раствор, а в образовавшуюся пустоту нужно вложить минеральный картон.

Нужно строго соблюсти еще одно правило – выступы из шамотной кладки не должны входить в углубления из керамической кладки, и наоборот. Таким образом, мы получаем абсолютно независимую топку.

Внимание: на чертежах это можно не заметить, но кладка из шамотного кирпича выполняется только на ребро. А вот керамический кирпич кладется на взгляд мастера, это касается столбиков и внутренних стенок

Проволока для усиления

Металлическая проволока должна использоваться для прокладывания каждого третьего ряда, чтобы усилить кладку. Вам понадобится примерно 5 метров такой проволоки. Не во всех статьях написана эту небольшая деталь, но весьма важная.

Фурнитура

Металлические детали включают в кладку, соблюдая зазор на расширение кирпича от нагрева – 5 мм. Этот зазор заполняется огнеупорной ватой.

Конструкционные варианты

Отопительно-варочные печи для бытового использования по своей конструкции могут быть несколько типов.

Камерная

Металлическая камерная печь – это классическая «буржуйка», которая в современном производстве очень усовершенствована. У такого агрегата следующие технические характеристики:

Канальная

Принцип работы такой конструкции: газы догорают, а затем остывают и переходят по каналам между перегородками, и отдают тепло корпусу печи. Агрегат должен внутри прогреться до 400°С – тогда в ней произойдет дожигание. Современные буржуйки легко переквалифицировать под канальную схему. В этом случае от газохода оставляют только горизонтальное «колено» и оно отделяет от топки камеру сгорания.

Воздух для горения поступает через щели варочной поверхности или через специальный воздушный дроссель. Канальная буржуйка имеет КПД до 80%, а удельная тепловая мощность больше чем у камерной в несколько раз. Такая печка работает как при длительном горении, так и при пламенном, практически на любом топливе.

При этом мощность регулируется подачей воздуха – эта возможность здесь в 2 раза выше, чем в камерной буржуйке. Плюсом для применения в быту является и температура в дожигателе в пределах 250-300°С, а это удобно для приготовления пищи.

Почти все металлические бытовые печи до 15 кВт мощностью создаются по такой вышеописанной схеме. Корпус обычно создается из обычной стали толщиной от 4 мм, а варочная плита – из чугуна или стали от 8 мм.

Колпаковая

Наконец, колпаковая печь – это схема, в которой газы задерживаются сводом колпака до момента полного догорания, а потом они опускаются вниз и отдают остатки тепла. Такие конструкции обеспечивают более 70% КПД. Эта технология применима и относительно металлических котлов, однако здесь пришлось отказаться от пламени – металлический колпак просто не поглотит столько тепла, сколько выделяет без перегрева. Поэтому такие печи переведены в режим тления – это позволило довести время теплоотдачи до 60 часов (на дровах) или до 30 суток (на угле).

Печи длительного горения из металла могут изготавливаться своими руками и работают на дровах, угле, но не на влажном топливе, так как влажное не тлеет, сколько воздуха ему не дай. Если это специальный угольный котел, то работать на дровах он не сможет – просто не «выдаст» нужный КПД. Корпус такого котла делают из простой стали, окружив его герметичной газовой рубашкой.

https://youtube.com/watch?v=cLj597flZ_8

Преимущества и недостатки печи

Преимущества:

• • высокий показатель коэффициента полезного действия 75-85% (КПД);
  • топливо сгорает при высоких температурах;
  • печь работает на всех видах твердого топлива — древесина, каменный и бурый уголь, брикеты и т.д.;
  • несложность в обслуживании, нет необходимости чистить протяженные каналы (малое образование сажи);
  • долговечность эксплуатации печи;
  • эстетичный, оригинальный внешний вид;
  • высокая эффективность, многофункциональность;
  • экономичность;
  • длительное сохранение тепла;
  • форма и дизайн печей могут варьироваться в зависимости от назначения;

  • при периодичности топливных закладок в кузнецовку всего два раза в сутки можно иметь тепловой режим в доме, выгодно отличающийся даже от режима квартир с центральным отоплением.

    Квартира в многоэтажке имеет более частые температурные колебания, чем частный дом, отапливающийся печью Кузнецова, дающей равномерную тепловую отдачу между топками;

• совмещение печи Кузнецова и водяного отопления дома несложно и часто применяется на практике.

  Внутри топки устанавливают трубчатый теплообменник и соединяют его с трубопроводом отопительного контура. Основной плюс — теплотехника и теплоотдача печи при модернизации остаются неизменны, без малейших снижений эффективности;

• конструкция кузнецовки позволяет устраивать невысокие дымоходы, причем снижения тяги при этом не происходит. Данный факт несколько удивляет тех, кто впервые знакомится с конструкцией и работой данных печей;

• особенности внутренней конструкции печей Кузнецова позволяют устанавливать агрегат практически в любых помещениях любых размеров, независимо от того, для чего помещение предназначено.

  И в кухнях, и в общих комнатах печь выглядит солидно и эстетично, и органично вписывается во многие интерьеры;

• самая интересная и необычная в контексте домовой печи особенность кузнецовки: можно не закрывать вьюшку. Эта важнейшая деталь печи и одно из условий безопасной повседневной эксплуатации — для печи Кузнецова нужна только в том случае, если наступает внештатная ситуация.

  Дело в том, что когда процесс сгорания топлива подходит к завершению и начинается остывание, тяга в каналах печи перераспределяется самопроизвольно, «автоматом».

Именно печи колпакового типа и стали основой для создания многих бытовых, отопительных и варочных печей нового типа, которые дают значительно лучший эффект при меньшем расходе топлива.

Что можно сказать о недостатках печи.

В техническом отношении их нет, но кое-что учитывать все же нужно.

Печь Кузнецова не может иметь массивных стенок — это свело бы на нет многие из её достоинств. Но при этом она подвергается довольно высоким тепловым нагрузкам.

Поэтому данный агрегат должен быть тщательно рассчитан и выверен на этапе разработки и столь же тщательно, со скрупулёзным соблюдением всех требований технологии, построен. При малейших отклонениях от технического регламента «кузнецовка» получится весьма недолговечной.

Двухколпаковая печь

Двухколпаковая печь

Чаще встречаются модели, где предусмотрены две пустотные емкости. Внизу печи есть камера с высокой температурой для окончательного перегорания газов, которые делят на охлажденные и горячие. Первые выводятся в трубу, нагретые задерживаются в колпаке, при этом теплообменник не охлаждается.

После растопки раскаленный дым поднимается под свод, где находится до остывания. Топливо сгорает, новые подогретые порции, поднимаясь, вытесняют те, что уже охладились. Остывшая масса попадает в отвесный канал, проводящий их в верхний колпак. Ситуация с остыванием и вытеснением повторяется в верхней полости, но использованный дым выводится уже в дымоход.

Идея, положенная в основу технологии конструирования печи

Схема устройства печи.

Основная идея автора при разработке устройства печи заключалась в том, чтобы добиться более эффективного использования применяемого топлива. Решение этой задачи было достигнуто за счет особенной конструкции топливного отделения печи, которая позволяет добиться наиболее высокой температуры сгорания топлива, а значит максимального коэффициента полезного действия (КПД) с минимумом неиспользованных остатков.

Более подробное описание этой печи выглядит следующим образом.

Именно благодаря этому конструкция, созданная Игорем Кузнецовым, получила название колпаковой печи. При этом каждое из этих отделений печи имеет свою конкретную функцию и должно быть устроено с соблюдением всех необходимых требований, сформулированных автором разработки. Только тщательное следование его рекомендациям позволит добиться того впечатляющего эффекта, которым характеризуются колпаковые печи.

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.

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

Особенности конструкции и принцип работы

Печи Кузнецова более эффективны для отопления, чем обычные канальные модели

В канальной печи горячий воздух движется по направлению от топки в сторону дымохода. При этом нагреваются стенки конструкции, от которых тепло излучается в помещения. В таких нагревательных дровяных конструкциях продукты сгорания удаляются естественным образом. Чем лучше тяга, тем быстрее горячий воздух отводится на улицу. КПД устройства достигает не более 60%. До 40% тепла «отапливает» окружающее пространство.

Канальные модели громоздки, прогрев неравномерен — на начальном участке (пока воздух горячий) стенки прогреваются сильнее, в конце дымохода меньше. Разность температур часто приводит к появлению трещин в структуре стен.

В кузнецовских печках используется иной способ удаления горячих продуктов сгорания. На его пути устраивают один ли несколько колпаков, в которых происходит воздухообмен.

Сообщаются камеры через узкие щели, называемые «сухими швами».

Нижний колпак объединён с топкой. Под «куполом» за счёт законов физики скапливается горячий воздух, который прогревает стенки печи, сам при этом охлаждается. По мере горения топлива в колпак поступает новая порция тепла, вытесняя остывшие массы вниз. Охлаждённый воздух перетекает во второй купол, где процесс повторяется.

Характеристики

Колпаковые печи Кузнецова имеют ряд отличительных характеристик и преимуществ, которые выделяют их среди основных конкурентов на рынке отопительного оборудования для дома и бани.

Принцип работы подобного устройства достаточно прост: нижний уровень (ярус) и топливник представляют собой единую конструкцию – колпак, который предназначен для эффективного перемещения газов, образованных при сгорании топлива. При этом скопление легких газов осуществляется вверху колпака, а тяжелых – внизу. В середине сосредоточены газы, имеющие среднюю температуру нагрева.

«Кузнецовка» из кирпича предусматривает длительное удержание нагретого воздуха внутри колпака для эффективной аккумуляции тепла внутри помещения, а затем быстрый вывод отходов сгорания через дымоотводную трубу.

Особенностью печи является поддержание предельной температуры горения. Кроме того, печь Кузнецова обладает высоким КПД, который в несколько раз превышает аналогичный показатель у классической русской печи.

Конкретные преимущества подобных печей состоят в следующем:

• Высокий КПД – до 94 %.
• Высокий температурный режим сгорания топливного материала.
• Быстрая аккумуляция и длительное поддержание тепла.
• Низкий уровень осаждения сажи.
• Простота в уходе и неприхотливость.
• Незначительная материалоемкость при высокой тепловой отдаче.
• Возможность дополнительного встраивания контура для горячего водоснабжения.
• Повышенная тяга при небольших размерах дымоотводной трубы.
• Привлекательный дизайн и широкий выбор конструктивных форм. Усовершенствованный вариант – двухколпаковая печь Кузнецова, которая может быть сконструирована под любой тип помещения.
• Быстрое распределение тяги между каналами в автоматическом режиме.

Схема колпаковой печи Кузнецова

Принцип действия устройств Кузнецова учитывает естественные свойства горячего воздуха и, выделяющихся при сгорании топлива, газов. Конструкция кирпичной печки отличается тем, что дым удерживается внутри самой печи. Для этого оборудуется так называемый колпак — топочная камера, представляющая собой закрытый купол, куда поднимается наиболее раскаленный воздух, вытесняя остывающий через нижний боковой отвод.

Фото 1. Схема колпаковой печи Кузнецова, показаны особенности движения газовых потоков в устройстве.

Вентиляционное отверстие под днищем топки обеспечивает постоянный приток холодного воздуха. Из-за того, что раскаленный воздух удерживается в печке как можно дольше, эффективность теплоотдачи увеличивается в три раза по сравнению с другими подобными устройствами.

Добиться таких результатов конструкторы пытались и в случае традиционных печей — для этого разработаны модели с системой дымоходных каналов. В них горячий воздух также задерживается внутри устройства, но удлинение дымохода естественным образом ухудшает вытяжку, поэтому эффективность обогрева вырастает ненамного.

В случае устройств Кузнецова тяга не нарушается, а горячий воздух удерживается не за счет увеличения длины канала. Это происходит благодаря естественным свойствам раскалённых газов подниматься и вытеснять более холодные. Размеры такого типа печи могут варьироваться в зависимости от необходимой мощности и площади помещения, которое требуется отапливать. Модели с одним колпаком обычно компактны и подойдут для обустройства небольшого дачного домика.

Строительство своими руками

Браться за строительство своими силами уместно только человеку с навыками каменщика. В печном строительстве есть много тонкостей, которые становятся понятны только после многих лет работы. Основные моменты стоит узнать, чтобы проконтролировать работу нанятых мастеров и самостоятельно выбрать материалы.

Выбор модели

Для строительства можно выбрать модель с теплой лежанкой

Строительство начинается с выбора модели. Ещё на этапе изготовления проекта определяют:

• назначение;
• необходимую мощность теплоотдачи;
• конфигурацию;
• материалы для кладки и их количество.

В сводной таблице на сайте указаны: геометрические размеры и теплоотдача каждой из сторон. После перехода в раздел «чертежи бесплатно» по порядовке с точностью до кирпича вычисляют количество материалов. За чертежи некоторых печей придётся заплатить небольшую сумму — для покупки потребуется регистрация на сайте.

Материалы и принадлежности

Все расходные материалы подбирают и покупают заранее, так как после начала строительства можно быстро не найти, например, дверцы или задвижки необходимого размера.

Для выкладки камеры сгорания печи потребуется жаропрочный кирпич

Для кузнецовской печи потребуются:

• три вида кирпичей — полнотелый красный с маркой не ниже М-150, шамотный жаропрочный, лучше ШБ-8 и отделочный для наружного слоя кладки;
• песчано-цементная смесь для печей;
• литые изделия согласно чертежу — дверцы для топочной и зольной камеры, колосник, задвижки и вьюшки, дверцы для очистных каналов;
• проволока для перевязки рядов из расчёта укладки по периметру каждых двух рядов;
• уголки перекрытия для топки;
• сетка арматурная для заливки фундамента;
• асбестовый шнур для термоизоляции чугунной фасонины.

Для работы понадобятся мастерок или кельма, ёмкости для замешивания растворов, уровень, расшивка, рулетка и отвес.

На первом этапе строительства обустраивают фундамент, длина и ширина которого соответствует размерам печи. Для этого делают углубление в грунте, насыпают и утрамбовывают 10–15 см песка. Подготовленную опалубку заливают тяжёлым бетоном.

Верхний край залитого фундамента делают на 13–15 см ниже уровня пола, потом углубление закладывают двумя слоями огнеупорного кирпича. Они нужны, чтобы тепло не уходило сквозь пол в грунт.

Время набора фундаментом полной прочности 28 суток, но начинать кладку можно через 17–20 дней, если строительство не планируют завершить очень быстро.

На следующих этапах возводят «тело» печи, строго выполняя инструкции, соблюдая порядовку и выверяя горизонтальный и вертикальный уровни.

Проход дымохода сквозь перекрытия обеспечивают теплоизоляцией, исключающей нагрев строительных материалов.

Печи в домах

Истории создания

В истории создания домашних кирпичных печей , особенно известны мастера и разработчики Кузнецов И. В., Грум-Гржимайло, Подгородников И.С. Кузнецов является автором 150 разработок, которые были воплощены в реальность.

Дымоходы

Классические печи в домах в комплекте с варочными панелями, несмотря на отличия в конструкции, имеют одну особенность, которая их объединяет – естественная тяга дымоотвода.

Эта особенность имеет непосредственное влияние на эффективную работу печи. Без природной тяги, печь не сможет работать, даже современные котлы на твердом топливе нуждаются в этом.

Создание голландки своими руками

Для строительства печки потребуются:

• Кирпич, в том числе бывший в употреблении.
• Огнестойкие кирпичи.
• Глина для строительства.
• Вода.
• Песок (лучше речной).
• Дверцы (поддувало, очистная и топка).
• Колосник.
• Проволока из стали.
• Канат из асбеста.
• Задвижки.
• Полоса из стали толщиной не менее 0,5 см.

После приобретения материалов возникает вопрос: как сложить печь голландку? С данным процессом справится не только опытный мастер, но и новичок, если предельно внимательно отнестись к инструкции по сборке.

1. Для начала необходимо возвести фундамент, который не должен быть соединен с фундаментом дома.
2. Проще всего положить монолитную плитку размером не менее 1,2 м на 1,2 м.
3. Впрочем, для надежной фиксации голландки предлагается фундамент с 15 см песка, 20 см кирпича и камней, 10 см щебня и 15 см бетона.
4. Все прослойки аккуратно выкладываются в котлован для голландки.
5. Фундамент должен окрепнуть хотя бы 1 месяц, но многие мастера начинают работы уже через неделю после заливки.

Начиная кладку, необходимо замесить раствор, залив водой глину и песок, просеянный через решето. Кирпичи при укладке требуется отмачивать в воде, чтобы они не брали воду из раствора при монтаже печки. Фундамент накрывается гидроизоляцией (рубероид, например). На 1 ряд идут 12 кирпичей. Выровняв кирпичи по уровню, фундамент заливается глиной.

На данном этапе проходит монтаж дверцы поддувала (предварительно обмотать шнуром из асбеста). Крепление дверцы проводится с помощью проволоки. Ряд 3 и 4 идут из огнестойкого кирпича. Необходимо следить, чтобы печь шла строго вертикально.

Задний кирпич просто ставится без укрепления раствором (при эксплуатации его используют для прочистки). Ставится топочная дверь. Ряд 5 идет, как обычно, 6 ряд «на ребро». В 7 ряду только задняя стенка ставится «на ребро».

Преимущества печей Кузнецова

После завершения всех работ получается высокоэффективное устройство, идеально отвечающее условиям жизни за городом. Многофункциональность, простота в эксплуатации и ухода будут выгодным дополнением к отличным отопительным качествам.

Благодаря очень высоким температурам внутри топочной камеры, большая часть золы и сажи прогорает, позволяя снизить периодичность чисток.

Одно из достоинств кузнецовки — возможность выбора любого доступного на данный момент твердого топлива: дров, сухих кусков торфа, опилок.

При небольших изменениях конструкции существует возможность установки системы нагрева газом или электричеством. Доступно подключение печи к водяному контуру, что позволит качественно прогревать отдаленные помещения. Несомненным плюсом будет сравнительно невысокая стоимость материалов, возможность выполнить все этапы работ самостоятельно.