Лучшее печное отопление в вашем доме: колпаковая печь кузнецова

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.

Механизм работы

Основные две характерные черты печей длительного горения — эффективная работа и продуктивность. Иначе говоря, коэффициент полезного действия функционирования устройства достигает высоких отметок. Отличия от других печей проявляются в совершенно другой газовой системе, которая продумана более грамотно и рационально. Теплый воздух дольше остается в печи, тем самым обогрев помещения длится больший промежуток времени. Холодные потоки воздуха, наоборот, высвобождаются через дымоход. Свое название отопительные кирпичные колпаковые печи получили за счет того, что нижняя часть устройства и очаг объединяются одним колпаком, который разделяет воздух. Горячий газ поднимается под колпак, тем самым задерживается там и концентрирует тепло.

Преимущества и недостатки

Купольная печь обладает большим количеством положительных сторон:

Экономия при возведении. При строительстве не потребуется большое количество материалов. К тому же практически все они имеются под рукой.
Простота. Процесс монтажа с лёгкостью выполняется при наличии чертежа или схемы кладки. В конструкции нет каких-либо сложных механизмов.
Удобство и простота в эксплуатации. Она неприхотлива к топливу и не требует особого ухода.
Быстрый и эффективный нагрев. Конструкционные особенности существенно уменьшают время, затраченное на то, чтобы обогреть саму печь.
Множество вариантов исполнения и оформления. Например, одной из вариаций конструкции является двухколпаковая отопительная печь с водяным контуром.

Помимо положительных имеются и негативные стороны применения данного вида печей:

Несмотря на эффективность обогрева, не все части печи прогреваются равномерно.
Конструкция ограничивает возможность введения дополнительного объема воздуха для продува при плохой тяге и малом нагреве.
Больший, по сравнению с другими видами, расход топлива. Это является самым крупным недостатком, но при правильно рассчитанной схеме отопления это компенсируется.

Принцип работы двухколпакового оборудования

Отопительно-варочная печь с духовым шкафом устроена таким образом, чтобы происходило максимальное накопление и сохранение тепловой энергии долгое время. Это обеспечивает ее эффективность. Чтобы разобраться в подобной модели, внутреннем устройстве, принципе работы, следует рассмотреть представленную схему.

Итак, как функционирует двухколпаковая печь? Стоит сразу отметить, что такого рода оборудование имеет два автономных режима работы:

Летний режим предполагает использование печи в теплый сезон для процесса готовки пищи. В таком случае задвижка блокирует другие отделы конструкции, горячий воздух туда не поступает. Это позволяет элементам устройства оставаться холодными.
Во время зимнего периода необходимо открыть все задвижки, горячий воздух начнет беспрепятственно перемещаться по каналам. Теплые воздушные массы долгое время находятся внутри системы, хорошо прогревая стены, после чего выводятся через дымовую трубу.

Комплексный режим работы подразумевает следующее:

топливное сырье, разгораясь в топке, выдает тепловую энергию, которая движется по направлению к боковым и задней стенкам;
достигнув их, жар устремляется вверх по проходу из нижней камеры, то есть первого колпака;
после того как газ охладился, он спускается в перетопочный канал;
далее, через этот проход воздушные массы достигают верхнего яруса, из которого выводятся с помощью дымовой трубы.

Такое перемещение горячего воздуха характерно при закрытой задвижке. Когда прямой ход остается открытым, воздушные массы устремляются в верхнюю камеру и удаляются через трубу.

В варочной печи используется известный закон конвекции: горячие массы перемещаются по дымоходу свободно, несмотря на задвижки и стенки каналов.

Теплоотдачу обогревательного прибора можно увеличить в разы, если над топкой разместить чугунную плиту. Ее толщина влияет на длительность периода выделения тепла.

Преимущества печного отопления

Осенью в саду и в огороде работы еще много, а световой день короткий, и хочется сделать больше, все успеть. К вечеру накапливается усталость. И потому очень приятно помыться в бане, провести вечер и ночь в тепле.

С наступлением холодов тяга к вечернему теплу жилища растет. Но что делать, если в городской квартире отопление еще не включили, а ночевка в дачном домике требует работы электронагревателя и большого расхода электроэнергии. К тому же, широкое распространение такого метода обогрева отдаляет людей от общения с природным естеством – живым огнем.

Мы с женой как-то вернулись на дачу после 4-х-дневного отсутствия. Дом встретил нас холодом и сыростью. Затопили мини-камин, затем печь. Через 4 часа дом наполнился теплом.

Лето 2019 года тоже выдалось холодным, поэтому сожгли весь переходящий запас сухих дров, но ничего, нашли простое средство растопки новыми дровами. Тем более что отопление дровами полезно еще и получением минерального удобрения – древесной золы.

Содержание минералов в древесной золе, %
Вид дров	Р₂О₅	К₂О	СаО	Источник
береза	7,1	13,8	36,3	Освоение дачного участка / Ю.М. Андреев, Москва: ЭКСМО-Пресс: Лик пресс, 2001, – стр.114
сосна	2,0	6,9	31,8

Подготовительные работы

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

Кладём колпаковую печь

В двухколпаковых печах тепловая нагрузка на материалы предельно высокая. Поэтому легко совершить ошибку и выполнить подобную конструкцию с массивными стенами. Огонь в ней гореть будет, а вот вместо ожидаемого тепла получите дым и копоть.

Анализ порядовок печей Кузнецова различного назначения, в основу которых положен 2-ухколпактовый вариант, (отопительно-варочных, для бани, с установкой водогрейного котла двухконтурного и т.д.), позволяет выявить весьма характерную особенность. На единицу N_выд, равную 500 Вт/м² внешней поверхности материала расходуется меньше почти в 1,5 раза, чем в изделиях традиционных конструкций.

Это имеет как плюс (удешевление конструкции из-за необходимости меньшего количества кирпичей и раствора для кладки), так и минус. Такие изделия предъявляют высокие требования к разработке и неукоснительного соблюдения всех технологических нюансов ведения кладки. Так как фактическая тепловая нагрузка, безопасная для толстостенной печи, способна разрушить стенку тонкую уже на стадии разгонной топки.

Строительная механика тоже должна быть близка и понятна печнику, решившему выложить колпаковую печь своими руками. Простейшее подтверждение данному тезису – прочностные характеристики стенки, выложенной с использованием глиняного раствора, если уменьшается её толщина, падают значительно быстрее, чем у цементной кладки. Это предъявляет повышенные требования к фундаменту подобной печи. Печник обязан неукоснительно следовать рекомендациям автора порядовки, с которой он работает. Причём, не только при обустройстве фундамента, но далее, на всех остальных этапах кладки печи.

Их первоосновой является плавающая топка. Выкладывается она из огнеупорного кирпича (шамотного). Наиболее востребованными марками являются Ш-5, а также ШБ-8. Остальное тело печи кладётся из кирпича рядового керамического, марок от М150 и выше.

Напомним, плавающей, она называется потому, что:

Вокруг топливника со всех сторон, либо в строго установленных порядовками местах, формируется сухой шов.

Техника его выполнения следующая. После завершения кладки последнего ряда шамотного кирпича, производится удаление кладочного раствора изо всех швов между ним и керамическим кирпичом. В образующиеся пустоты вставляются специальные прокладки, которые готовятся из различных типов минерального картона. Чаще всего используются каолиновый и базальтовый. Возможно использование иных технологий, которые обязательно оговариваются в спецификации, имеющейся на конкретную печь.

Несвязность модулей. Этот принцип подлежит неукоснительному соблюдению. Шамотный кирпич в любых вариантах не должен вставляться в пазы между керамическим кирпичом (обратное утверждение также справедливо), даже если имеются демпфирующие швы.

Теплоёмкость шамотного кирпича и его ТКР значительно отличаются от тех, которые имеет рядовой керамический кирпич. Поэтому топка, при наличии связи с основным телом печи, просто порвёт кладку уже на стадии растопки.

Именно поэтому требуется выполнять топливник для подобных печей в качестве достаточно компактного модуля, вставленного в гнездо, подготовленное из кирпича керамического. При этом существует ряд технических нюансов обеспечения отведения газов через дымоход.

Весьма важно использовать в работе только материал, поименованный в спецификации к печи, а также указанный в порядовке. Конструкции подобных печей просчитаны и высокотехнологичны. Поэтому замена весьма негативно сказывается на работоспособности готового изделия

В лучшем случае, печь придётся ремонтировать. В худшем, разбирать полностью и выкладывать по-новому

Поэтому замена весьма негативно сказывается на работоспособности готового изделия. В лучшем случае, печь придётся ремонтировать. В худшем, разбирать полностью и выкладывать по-новому.

Плюсы и минусы печей Кузнецова

Для нормальной работы отопительного элемента конструкция должна быть выполнена с соблюдением всех правил. Только такая печь обладает всеми присущими для нее достоинствами, а именно:

высокий показатель КПД. Он составляет примерно 80%. Если сравнивать его с русской печкой, то там КПД составляет всего лишь 30%.
не требуется выполнение чистки каналов;
простой способ отапливания помещения;
длительный эксплуатационный период;
высокая эффективность и продуктивность.

Любой обогревательный элемент имеет не только достоинства, но и недостатки. Печи Кузнецова не стали исключением. К недостаткам таких конструкций относится:

сложность в возведении конструкции;
длительность работы;
высокая цена материалов.

Печь Кузнецова – это эффективная система отопления. Можно возвести конструкции с варочной поверхностью, сушилкой для овощей, фруктов, ягода и грибов, а также хлебопечкой. Обустройство печи лучше всего доверить профессионалу. Если нет такой возможности, то можно возвести конструкцию самостоятельно, используя для этого схемы, приведенные в этой статье.

Третье шаг вправо, шаг влево

Высокие нагрузки на материал в печах Кузнецова требуют не просто тщательной разработки конструкции, но и соблюдения при этом некоторых основополагающих уже конструкторских принципов. Главный из них – плавающая топка из шамотного кирпича марки ШБ-8 или Ш-5. Тело печи выкладывается из керамического кирпича марки не ниже М150.

Что значит плавающая топка? Во-первых, вокруг нее целиком, или в точно рассчитанных автором местах, должен быть сухой шов. Сделать его не так-то просто: по выкладке последнего ряда шамота (если иное не оговорено в спецификации на печь) глиняный раствор из швов между шамотным и обычным кирпичом выковыривается, а вместо него вставляются прокладки из минерального картона – базальтового, каолинового и т.п.

Несвязанные и связанные строительные модули

Во-вторых, нужно неукоснительно соблюдать принцип несвязности модулей. Что это такое, показывает рис. Никакие выступы шамота не должны входить в пазы обычного кирпича, и наоборот, даже с демпфирующими швами. ТКР и теплоемкость шамота существенно отличаются от «кирпичных», и топка, связанная с телом печи, порвет кладку при растопке. Топка «кузнецовки» должна представлять собой компактный модуль, установленный в гнездо из обычного кирпича. Как при этом устроить ее выход в дымоход, автор подробно объясняет на сайте.

Также неукоснительно нужно следовать его рекомендациям касательно выбора и подготовки материалов. «Кузнецовки» хоть и кирпичные, но высокотехнологичные, и терпят замену на эрзацы и небрежность не более, чем ракета или подлодка – замену титана и композитов жестянкой. Последствия, правда, не будут столь катастрофическими, но и видеть их придется дома, а не вычитывать в новостях. И платить из своего кармана.

В целом по технологии: печь Кузнецова может соорудить старательный, внимательный и аккуратный новичок. Но действительно опытный печник, с полупьяна, но бездумно выкладывающий действительно очень хорошую плиту или голландку, на печи Кузнецова обязательно осечется.

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.

Принцип действия печи

До того, как начала применяться колпаковая система для отопления дома, были наиболее востребованы канальные сооружения. Нагретый воздух вместе с отработавшими газами поднимались по каналу вверх, осуществляя нагрев его стенок. Далее дым поступал в дымоход и выводился наружу из-за действия искусственной тяги.

Обратите внимание! Система нагревалась неравномерно и быстро остывала, из-за чего спустя некоторое время нарушалась целостность кладки. Ещё одним недостатком этого способа было большое количество образовывающейся сажи

При работе колпаковой печки движение горячего воздуха происходит само по себе: его выталкивает новая порция газа. По сути, любая такая система — двухколпаковая печь, так как в ней всегда присутствует два колпака, которые находятся либо рядом, либо друг над другом. В них задерживаются горячие газы. Обе полости соединяются перемычкой, по которой происходит циркуляция горячего воздуха.

Данная система таким образом сама регулирует температуру и режим горения, увеличивая или уменьшая пламя в зависимости от того, будет направлено движение газа во второй колпак или в топку.

Обратите внимание! Благодаря постоянно находящемуся в контуре горячему воздуху, который не покидает его, пока максимально не отдаст тепло, КПД печки возрастает до 93%. Отличительная черта печи в том, что в ней прохождение прогретых газовых масс и циркуляция по трубе происходит под влиянием их силы тяжести, что существенно отличается от обычного перемещения по дымоходу в принудительном порядке

Отличительная черта печи в том, что в ней прохождение прогретых газовых масс и циркуляция по трубе происходит под влиянием их силы тяжести, что существенно отличается от обычного перемещения по дымоходу в принудительном порядке.

Направляясь кверху, теплые воздушные массы не будут покидать трубу, а начнут скапливаться под колпаком. По мере остывания он опустится, сменяясь новыми порциями горячего воздуха.

Существенным отличием является принцип перемещения нагретых воздушных масс. В колпаковой печи они будут выталкиваться, а колпак может играть роль емкости для подогрева воды, готовки блюд, просушивания вещей и т.д.

Внутренний контур находится вокруг или возле камеры топки. Он сохраняет тепло дольше, поскольку защищается внешним контуром. Последний играет еще и роль дымоотводного канала.

В конструктивном решении двухколпаковых печей присутствует два отсека для нагрева. В колпаке нижнего расположения происходит циркуляция нагретых воздушных потоков аналогично стандартной колпаковой модели.

Однако они не будут перемещаться в трубу, а начнут поступать в область верхнего колпака, который начинает заполняться и прогреваться. Затем воздушные массы перемещаются в дымоход.

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.

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.

Двухколпаковые печи Кузнецова порядовка и ее особенности

Принцип постройки печей, в которых возможно реализовать закон свободного хода газов, известен относительно давно. Самый распространенный и известный вариант – двухкоплавкая печь.

Принцип ее работы заключается в том, что воздух из окружающей среды поступает через поддувало в топку. На первой стадии горения, когда сгорают самые легкие фракции топлива, процесс чем-то напоминает пиролиз. Этот режим и является наиболее эффективным. Но до Кузнецова мало кто пользовался этими преимуществами. А вот порядовки имеют такую конструкцию, которая позволяет работать им в пиролизном режиме. В результате пиролизные газы горят под куполом третьего колпака. Интересным является сам процесс. Его особенности — в том, что горение является саморегулируемым. Если пламя слишком разошлось, то ухудшается тяга, и процесс горения замедляется, если жара недостаточно — тяга увеличивается, и процесс горения усиливается. Двухколпаковые печи Кузнецова (порядовка) имеют второй купол для того, чтобы не нарушался процесс горения. Температура во втором колпаке при КПД примерно в 80% достигает 300-400 градусов, а этого вполне достаточно для передачи тепла теплоносителю.

Что следует учитывать во время строительства

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.

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.
Обжиг печи начинают с щепок, добавляя топливо небольшими порциями в течение нескольких часов.
Из-за различных коэффициентов температурной деформации шамотная топка может разорвать внешний короб из красного кирпича, поэтому в местах взаимного примыкания обязательно нужны деформационные зазоры.
Для усиления кладки в продольные швы укладывают отрезки стальной проволоки. Необязательно выполнять перевязку постоянно — достаточно усилить каждый второй или третий шов.
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.