Как сделать колпаковую печь

Добавил пользователь Алексей Ф.
Обновлено: 05.10.2024

Колпаковая печь – одна из популярнейших разновидностей печей. Её ещё называют “Кузнецовка” по фамилии создателя В.И. Кузнецова. Колпаковые печи отличаются своей эффективностью и экономичностью от других типов печей. А с правильной схемой в руках, многие самостоятельно собирают подобные тепловые устройства. Главное придерживаться точных размеров и использовать только качественный материал при строительстве.

Принцип работы колпаковой печи Кузнецова

Основой принципа работы колпаковых печей является свободное движение газов.

Колпаковая печь Кузнецова

Обычное канальное отопление (традиционные русские печи), подразумевает под собой движение разогретого воздуха по дымоходу. Стенки дымохода нагреваются, передавая тепло в помещения, а остывающий воздух под действием тяги выходит через трубу наружу. Однако у канальных печей есть существенные минусы:

печь быстро остывает;
неравномерное нагревание приводит к разрушению всей конструкции;
большое количество сажи;
низкий КПД.

Процесс работы колпаковой печи Кузнецова, заключается в вытеснении остывающего воздуха из под колпака горячим потоком. В конструкции данной печи присутствуют один или два колпака, которые задерживают тёплый воздух. Остывая, он вытесняется новыми горячими потоками. Проходя через колпаки, воздух под действием вытеснения выходит из печи. Процесс мощности горения и регулировки температуры в колпаковой печи происходит самостоятельно. Количество колпаков обуславливается количеством отопительных помещений. Чем большую площадь нужно обогреть, тем больше колпаков необходимо. Так достигается требуемая производительность.

Колпаковая печь может играть двойственную функцию. Колпак может служить для приготовления пищи или выполнять функцию ёмкости для нагрева жидкости.

Отопительные – используются для обогрева одного или нескольких помещений.
Варочные – возможность приготовления пищи.
Банные – обогревание бань.
Каминные – обустройство интерьера.
Барбекю – устанавливаются на улице. Играют роль гриля или мангала.
Комбинированные – самый популярный тип печей. Выполняет как отопительную роль так и любую другую.

Независимо от вида и функциональности колпаковой печи, принцип действия не меняется.

Расчёт колпаковой печи

Расчёт размера будущей печи, основывается на теплопотери обогреваемого помещения. Это не простой процесс, которые требует помощи разбирающегося человека.

Для начала необходимо высчитать кубатуру помещения. Размеры берутся по наружному периметру здания. Связанно это с тем, что помещение отдаёт тепло наружной стороной стен. Далее общую кубатуру необходимо умножить на 21.

Почему именно на 21? Это число килокалорий необходимых для прогрева 1метра кубического до 18 градусов при уличной температуре в -30. Однако это не точное число. Оно может варьироваться от 21 до 50.

Полученное число и есть теплопотеря рассчитываемого помещения. Дальнейшим действием будет деление теплопотери на 300. Это число обозначает теплоотдачу квадратного метра печи, именно прогреваемой поверхности. Получившееся число, это внешние габариты будущей печи.

Если приступать к строительству без опыта, то конструкцию внутреннего устройства печи лучше взять из готовых схем, а не придумывать самостоятельно.

Необходимые материалы

Перед началом строительства, необходимо купить все требуемые материалы и подготовить необходимые инструменты, что бы ни приостанавливать постройку.

Огнеупорный кирпич

Материалы для строительства печи:

огнеупорный кирпич – для строительства топки;
мастика огнеупорная – для топки;
керамический кирпич (марка минимум м150);
цемент, песок и глина – для создания основания и кирпичной кладки;
деревянный материал – для опалубки;
бруски из дерева 50х50 – устанавливаются по углам для ровной кладки;
металлические уголки, арматура, проволока, пластины;
специальная фольга на основание;

Инструменты для строительства “Кузнецовки”:

дрель с венчиком для замешивания раствора;
лопата совковая и штыковая;
мастерок;
большая или маленькая болгарка;
большой строительный уровень;
рулетка;
молоток каменщика;
ёмкость для раствора;
пила (ручная или электропила).

Так будет выглядеть минимальный набор инструмента, без которого не удастся добиться нужного результата.

Возведение колпаковой печи

Перед постройкой печи Кузнецова своими руками, необходимо знать некоторые правила:

Не на всех схемах заметно, что внутренняя кладка огнеупорного кирпича должна производиться на ребро. Керамический кирпич кладётся по усмотрению.
Связку кирпичей проволокой необходимо делать через каждые 2-3 ряда.
Производить первую растопку на минимальных температурах. Постепенно увеличивать жар.
Обработка наружного кирпича огнеупорным составом желательна, но не обязательна.
Каждый металлический элемент печи должен устанавливаться с учётом возможного расширения при больших температурах.
До начала кирпичной кладки, нужно проверить кирпич на наличие трещин, сколов и различных других дефектов.
Основание печи делается отдельно от фундамента здания.
При порядовке кирпича, между огнеупорным и керамическим кирпичом необходимо оставить небольшой зазор. Эта мера предостережёт кладку от разрыва при температурном расширении.

Порядовка – это набор чертежей, для поэтапного возведения печи. На чертежах изображён каждый ряд кирпичей в подробностях. Вносить поправки в эти схемы категорически не рекомендуется, так как это проверенные работы.

Пошаговое строительство колпаковой печи:

Шаг 1 – фундамент

После выбора схемы будущей печи, необходимо сделать качественный фундамент под неё. Фундамент печи не должен быть соединённым с фундаментом дома. Основание должно быть ровным во избежание дальнейшем деформации постройки. Сам фундамент должен быть на 20 сантиметров выше уровня пола и на 10 сантиметров больше по периметру, чем сама печь. После откапывания ямы и сооружения опалубки, необходимо насыпать песочную подушку около 20 см, закрепить армирующий каркас из металлических прутьев и можно заливать раствор.

Шаг 2 – кладка печи

После полного застывания основания можно приступать к кирпичной кладке. Перед кладкой первого ряда, необходимо постелить на фундамент слой отражающей фольги. Если дом деревянный, то перед фольгой требуется положить лист асбеста.

Порядовки колпаковой печи:

Красным обозначен керамический кирпич, жёлтым – огнеупорный.

Некоторые кирпичи придётся разделять пополам, некоторые стачивать и делать нестандартную форму.

Кладку нужно производить равномерно. Кладка боковых стенок должна происходить справа налево. Во втором ряду устанавливается дверца поддувала и окошко для чистки печи. По окончанию второго ряда можно начинать делать канал для дыма.

Далее укладываются ряды между поддувалом и дверцей печи. В это же время создаются внутренние перегородки. На 5 ряду нужно установить колосник.

Возведение печи по порядовке, несложное задание, однако необходимо всё делать внимательно что бы не допустить ошибку.

Шаг 3 – проверка

После окончания кладки, должно пройти не менее суток, для полноценного застывания раствора. По истечению этого времени, можно провести проверку печи.

Для первой растопки достаточно небольшого количества топлива. Постепенно температуру необходимо увеличивать. Во время такой проверки печь подвергнется обжигу, определиться работоспособность, а так же герметичность.

При обнаружении нарушений герметичности, необходимо как можно быстрее устранить их. При пробном разогревании, температуру требуется поднять до 700-900 градусов.

Особенностью колпаковых печей Кузнецова, является технология “плавающей топки”.

Для такого типа топки используется сухой шов.

Сухой шов – это специальный зазор, который находиться на дне топки возле крайнего угла. Благодаря этому шву, происходит безопасное разделение газа в топке на горячий и холодный.

При кладке граней, можно использовать закруглённый кирпич. Он подойдёт к разным видам интерьера. Ещё один плюс закруглённых краёв заключается в меньшей деформации от физических воздействий.

При выборе материла для теплоотражения, может встать вопрос о покупке рубероида вместо теплоотражающей фольги. Лучше использовать фольгу, вследствие металлической составляющей.

Подводя итоги можно сказать, что печь Кузнецова по готовым порядовкам, сможет сделать человек без опыта. Однако стоит помнить, что строгое исполнение правил и технологий готовых чертежей – прямой залог успеха. Можно изменять размер, но следует помнить о правильной порядовке. Собственные изменения могут привести к разрушительным последствиям.

При появлении определённых сложностей, лучше обратиться к специалистам. Особенно при строительстве печи с 2 и более колпаков.

Преимущества и недостатки “Кузнецовок”

Колпапоковые печи отличаются от других видов печей большим количеством преимуществ:

Основным преимуществом колпаковых печей является высокий показатель КПД. Около 80-85%. Это намного выше, чем у других типов печей.
Сгорание топлива происходит при очень высоких температурах, без сторонних технологий.
Для колпаковых печей подходит любое топливо. При сгорании остаётся крайне малое количество сажи.
Вследствие минимального образования сажи, данные печи не требуют постоянной чистки.
Возможность объединения колпаковой печи и водяного отопления дома. При этом технические характеристики печи не изменяются.
Короткий дымоход. Благодаря такому типу конструкции происходит экономии на строительных материалов. Однако сила тяги не снижается.
Такая печь подходит для любого помещения, вне зависимости от размеров комнаты и ее назначения.
Дизайн “Кузнецовки” можно оформить под множество задумок заказчика.
В колпаковых печах, отсутствует необходимость в активном использовании вьюшки. Воздух самостоятельно распределяется.
Долговечность. Благодаря равномерному нагреванию и остыванию печь менее подвержена деформации.
Простота сборки. Даже человек без опыта, следую необходимым инструкциям, может сложить печи Кузнецова. Однако это не всегда так.

Недостатков у таких печей гораздо меньше чем преимуществ. К минусам можно отнести:

Необходимость помощи мастера при строительстве нескольких куполов. Такие услуги стоят соответствующих денег.
Массивный размер. Однако и стандартные русские печи не отличаются маленьким размером.
Не всегда удаётся получить от колпаковой печи 80% КПД. Обычно этот показатель 55-60%.

Правильно подобранный тип колпаковой печи, сможет обеспечить не только обогревом жилых помещений, но и помочь при готовке пищи или нагреве воды

дея, заложенная в основу колпаковой печи, была разработана и впервые реализована русским профессором, основоположником отечественной школы теплотехники Владимиром Ефимовичем Грум-Гржимайло. В настоящее время его работы, в части совершенствования конструкций имеющихся и создания новых проектов кирпичных печей, достойно продолжает и развивает Игорь Викторович Кузнецов.

Принцип перемещения газов в колпаковых печах

Понять его можно на простейшем примере. В стакан, перевёрнутый вверх дном, снизу подаётся струя дыма. Она поднимается до донышка, а затем, остывая, стекает по стенкам стакана.

То есть наблюдается свободное движение газов под действием существующих физических законов. Именно в этом и заключается принципиальное отличие печей рассматриваемого типа от иных конструкций, где газы перемещаются принудительно, за счёт организации тяги.

Колпак становится своеобразным уловителем для горячих газов. Холодные, как более тяжёлые, опускаются вниз. Возникает турбулентность, способствующая более полному восприятию тепла стенками колпака.

В вариантах, доработанных Кузнецовым, благодаря использованию принципа свободного перемещения дымовых газов, их энергия не прогоняется многократно в потоке, пока не отдаст большую часть своего тепла телу печи. Она греет его сразу.

*
Простейшая принципиальная схема конструкции колпаковой печи.

Наиболее частым решением в современных отопительных устройствах подобного типа является двухколпаковая схема.

Алгоритм работы выглядит следующим образом. Воздух попадает в топливник через поддувало. В верхней части топки расположено хайло.

Если печь двухколпаковая, то тяга, возникающая во 2-ом колпаке, делает вьюшку неустойчивой. Ранее это было первоочередной причиной, из-за которой такие печи практически не строили.

При растопке печи в первую очередь горят наиболее лёгкие и активные фракции. На данном этапе процесс горения сопоставим с режимом пиролиза. Преимущество печей Кузнецова заключается в том, что они изначально сконструированы под этот режим. Газы, выделяющиеся в процессе пиролиза, дожигаются под сводом первого колпака. Фактически данное подсводное пространство играет роль дожигателя в печах пиролизного типа.

Процесс горения, происходящего под 1-ым колпаком, фактически является саморегулирующимся. Когда топливо в топочной камере разгорается интенсивнее, чем требуется, то:

При ослаблении горения происходит обратная реакция. На завершающем этапе топки, когда горение идёт в малоактивном режиме, либо на стадии дотлевания оставшихся углей, оба колпака переходят на режим работы теплоприёмников (аналогично канальным печам). Они просто добирают остатки тепла.

Но и на этом этапе преимущества колпаковых печей явно выражены. В канальных печах, в соответствии с законом Бернулли, большая часть данного тепла улетучивается в вытяжную трубу. А под колпаком практически всё оно уйдёт на нагрев стенок.

Если снаружи дует сильный ветер, то в печах канального типа процесс дожигания приходится прерывать, выгребая из топливника не догоревшее топливо и угли, после чего закрывать вьюшку. Иначе печь очень быстро остынет.

В печах колпакового типа подобная проблема отсутствует в принципе. Резко расширяющийся переход от дымохода к наружному колпаку исключает сквозняки в печи. Поэтому можно дожигать топливо полностью.

Вопрос устойчивости газовой вьюшки можно решить в 2-ухколпаковых печах, используя следующее техническое решение. Расстояние кольцевого зазора №1 (между внешней стенкой 1-го колпака и внутренней стенкой второго) должно быль больше аналогичного расстояния №2 (между внутренней стенкой 1-го колпака и топливником).

Именно здесь происходит нейтрализация угарных газов, а также различных окислов азота. Последние возникают из-за существенных температур сгорания, превышающих этот показатель для канальных печей (пламенных). Поэтому в дымоход поступают только пары Н₂О и СО₂. Подобные печи изначально изготавливались из металла.

Их можно выложить и из кирпича. Однако в двухколпаковой кирпичной печи очень сложно, в техническом плане, обустроить дверки прочистные. Да и вопрос чистки тоже весьма проблематичен.

Данную проблему удалось обойти изменением подхода к размещению колпаков. Вместо принципа матрёшки используется каскадная последовательность. Колпак №2 монтируется над колпаком №1. А соединяющий их дымоход выполняется с тыльной части печи. Подобное размещение снижает КПД максимум на пару процентов.

При любом решении во 2-ой колпак прекрасно вписываются, при необходимости, регистры подготовки горячей воды. На КПД это не повлияет, так как основное тепло печь получает от 1-го колпака.

Возрастание стоимости топлива явилось дополнительным побуждающим мотивом для возрождения двухколпаковых версий печей. Регистры во втором котле не нарушают режима горения, а колпак 1, выложенный их кирпича с низким показателем теплопроводности, выступает прекрасным изолятором высокотемпературного каскада от теплопотерь паразитного типа.

Обустройство печи в загородном доме или на даче – дело сегодня весьма популярное.

Несмотря на появление современных отопительных приборов на рынке, многие отдают предпочтение старинной доброй печи из кирпича, которая на протяжении долгих столетий служила единственным источником тепла и приготовления пищи в доме. Особенно актуальны такие конструкции там, где нет газификации.

Принцип работы колпаковой печи

Колпаковая печь Кузнецова: принцип работы

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

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

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

Схема движения газов в печи

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

Особенности конструкции

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

Возвести такую конструкцию не так-то просто. Необходимо четко придерживаться разработанной Кузнецовым И.В. порядовки. Изобретатель большую роль и внимание уделяет расположению внутренних каналов колпаковой печи.

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

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

Колпаковая печь для отопления дома

Преимущества колпаковой печи

Если сравнивать кузнецовую печь с другими кирпичными аналогами, то она имеет огромную устойчивость к деформации. Она быстро нагревается и при этом долго сохраняет тепло. Даже при неплотно закрытой заслонке, образовавшееся тепло может долго сохраняться в такой печи.

длительная эксплуатация;
малое образование копоти и сажи (она практически полностью сгорает, превращаясь в золу);
КПД – до 80%;
легкая конструкция, которую можно осилить даже новичку;
усовершенствованная система нагрева по сравнению с канальным аналогом;
простая и практичная в уходе – нет необходимости часто ее чистить;
не трескается;
универсальность возведения (в доме, квартире, бане и т.д.)
большой выбор формы и дизайна;
не нужно брать в расчет высоту дымохода для обеспечения хорошей тяги;
высокая скорость растопки;
конструкция позволяет установить большой нагревательный элемент;
происходит равномерный прогрев печи;
печь дольше остывает по сравнению со своими кирпичными прототипами.

Основные правила монтажа

Внутренняя оболочка печи со всех сторон должна быть окружена пустым пространством, так как кирпич при работе топки будет сильно нагреваться.
Расположение источника тепла печи можно варьировать в зависимости от типа и формы, но он всегда должен находиться в нижней части колпака.
Каждый третий ряд кирпичной кладки должен перевязываться металлической проволокой. Это позволит усилить связку и предотвратит дальнейшую деформацию печи.
Форма колпака может быть любой формы и размера.
Монтируя печь, учитывайте тот факт, что при нагреве, все металлические элементы (решетка, дверца) будут расширяться. Поэтому все эти детали печной системы должны быть установлены с запасом на расширение. Между кирпичом и металлом необходимо огнеупорную установить прокладку.
При первой растопке уже готовой печи, не нужно сразу давать максимальную температуру. Печь необходимо обжигать постепенно, начиная с небольших температур.
После монтажа, следует обработать печь огнеупорным составом.

Сегодня существует огромное количество разновидностей колпаковых печей, ведь прогресс не стоит на месте. Сам Кузнецов положил лишь начало этому новому виду отопительной системы, а его последователи по всему миру уже вносят свои корректировки и работают над усовершенствованием печи. Конечно, гораздо проще возводить печь еще на этапе строительства дома. Но зачастую люди задумываются о необходимости размещения такого отопительного прибора уже после возведения стен. Здесь уже придется при разработке схемы учитывать высоту балок, расположение перегородок, крышу и т.д.

Если печь закладывается еще при строительстве дома, то лучше располагать ее таким образом, чтобы она отапливала сразу 2-3 помещения.

Описать инструкцию кладки всех разновидностей колпаковых печей просто физически невозможно, поэтому в этой статье мы приведем классический вариант монтажа колпаковой печи своими руками. Точно следуя нашим указаниям, у вас обязательно получится собрать добротную, красивую и функциональную печь.

Размеры печи, конечно, могут быть разными – от этого, соответственно будет зависеть объем материала. Но порядовку ни в коем случае менять нельзя!

Какие материалы понадобятся для монтажа печи

Прежде чем приступать к выполнению строительных работ, запаситесь всеми необходимыми материалами. Для того чтобы колпаковая печь радовала вас своей функциональностью и внешним видом долгие годы, материалы должны быть хорошего качества.

Читайте также: