Как сделать печку пятиоборотку
Добавил пользователь Валентин П. Обновлено: 19.09.2024
Что такое колпаковая печь Кузнецова, и чем она принципиально отличаются от традиционных, или канальных печей? Давайте разберёмся в подробностях.
Поясню сразу, что речь у нас будет идти именно о кирпичных печах Кузнецова. Современные буржуйки — металлические печи медленного горения — мы пока рассматривать не будем.
Богатое разнообразие печей, встречающихся в нашей стране и не только, можно условно разделить на две категории: печи канальные (оборотные) и печи колпаковые . Есть, конечно же и промежуточные варианты. Но эти две — наиболее типичные, и в устройстве своём опираются на два различающихся между собой принципа.
Канальные (оборотные) печи
Колпаковые печи
Принцип устройства колпаковых печей иной. Схема колпаковой печи на рисунке. Топочные газы, выходя из топки, попадают в колпак (один или два) и для того чтобы попасть в трубу, должны опуститься в нижний ярус колпака. То есть на пути топочных газов встаёт преграда, или подвёртка, и газам приходится, прежде чем они покинут колпак и попадут в трубу, отдать часть тепла верхней части колпака. Действие колпака основано на том физическом явлении, что более лёгкие, то есть более горячие газы поднимаются вверх, а более холодные опускаются вниз. В то же время, газы менее горячие, попав в колпак, занятый более горячими газами, могут покинуть колпак понизу и, устремляясь в трубу, не перемешиваются с более горячими, которые какое-то время находятся в верху колпака. Таким образом происходит разделение газовых потоков на более горячие и менее горячие, которые ведут себя по разному. Менее горячие не мешают более горячим отдавать тело в верхней части печи, или колпака. Это первое отличие колпаковых печей: раздельное движение разнотемпературных потоков. И второе различие в том, что потоки движутся более свободно, чем в оборотных. Поэтому применительно к этим печам мы говорим о свободном движении газов .
Сухой шов в печи
В дополнение к этому на выходе из топки в печи делается ещё так называемый сухой шов — небольшая щель в два-три сантиметра, чтобы ещё больше разделить потоки по температуре. По сухому шву наиболее холодные фракции топочных газов вытекают низом и уходят прямотоком в дымход и трубу. Более горячие — поднимаются вначале в верх колпака и, отдав ему часть своей тепловой энергии и слегка остынув, вынужденны опуститься вниз и только после этого уйти в дымоход и в трубу.
Таким образом колпак оказывается более эффективной конструкцией, лучше отбирающей тепло у выходящих топочных газов, и не требующих для эффективной теплоотдачи длинного дымохода . Что предоставляет лучшие возможности для проектирования бОльшего разнообразия печных конструкций. Ну а если мы над первым колпаком разместим второй, то ещё больше улучшим теплотехнические характеристики печи. И при совсем незначительном удлинении дымохода получаем серьёзный прирост в сохранении тела внутри печи.
Что же в итоге мы получаем?
Преимущества колпаковых печей
Двухколпаковые печи имеют целый ряд преимуществ перед классическими канальными, или оборотными печами.
Во-первых , лучший отъём тепла у топочных газов делает их более экономичными. Нужно меньше дров для того же результата.
Во-вторых , более равномерный прогрев всего печного массива и более равномерная теплоотдача в помещение. Эти печи медленнее прогреваются до максимума и дольше отдают тепло в пространство, и, как следствие, медленнее остывают. В итоге в помещении между топками меньшее колебание температуры.
В-третьих , более короткий дымоход позволяет проектировать большее разнообразие конструкций, вписываемых в конкретные условия и обстановку помещения. Меньше опасности ошибиться с длиной дымохода, а это значит — большая уверенность получить печь без выкрутасов. Меньшая зависимость от внешних погодных условий, которые могут создавать неблагоприятные условия ведущие к образованию тепловой пробки в дымоходе, дымлению печи и плохому поведению на стадии розжига. Такие ошибки нередко создают дополнительные трудности при топке печи.
В-четвёртых , разделение газовых потоков ещё в топочном пространстве (благодаря сухому шву) и отводу более холодных газов за пределы топки создают более благоприятные условия для горения. А это повышает эффективность использования дров и уменьшает образование сажи, так как углеводороды древесины сгорают (окисляются) в оптимальных условиях. При правильно подобранном режиме горения сажи может вообще не образовываться, и из трубы поднимается лёгкий белый дымок, по сути пар — смесь углекислого газа и паров воды. Меньше коптится внутреннее пространство колпаков. Отсюда и реже требуется его очищение.
В-шестых . Чтобы понять это преимущество, стоит вспомнить, что печь канальная по настоящему начинает отдавать тело только после того, как все дрова прогорели до углей и мы перекрыли дымоход, препятствуя выносу тепла в трубу. Причём чем раньше мы это сделаем, тем больше тепла сохраним. Однако если мы закроем печь на стадии раскалённых углей, есть опасность появления какого-то количества угарного газа, образующегося в условиях недостатка кислорода. Во время топки реакция окисления углерода до СО и СО2 взаимообратима. СО, образующийся в какой-то момент горения в определённых зонах топочного пространства тут же окисляется до СО2, а СО2 в свою очередь, отдавая кислород, восстанавливается до СО. И т. д.
Но когда мы печь закрыли и ограничили поступление кислорода воздуха, а температура ещё высокая (реально она должна быть больше 400 градусов), вполне возможно восстановление СО2 до СО и накопление последнего в топочном пространстве. Поэтому для страховки от этой опасности СНИПы и предлагают сверлить в задвижке отверстие 15 мм, чтобы сохранялся небольшой подсос воздуха в топочную камеру сквозь щели закрытых дверец. Ну а на практике это означает, что для страховки желательно на последней стадии, когда в топке остались только угли, задвижку закрывать не до конца, но оставляя небольшую щель 2-3 мм для создания такого страховочного подсоса воздуха. Ну а что в итоге имеем? Имеем потерю тепла через дымоход.
Что же происходит в колпаковой печи? За счёт разделения газовых потоков, даже при полностью открытой задвижке, теплопотерь через трубу практически не происходит. С более холодными газами тепло тоже, конечно же, выносится в трубу, но много меньше, чем в канальных печах, которые буквально через час остаются уже как бы и не топленными вовсе, стоит нам по рассеянности забыть закрыть задвижку. Колпаковые же печи колпаками удерживают основное тепло и остывают намного медленнее. И потому задвижка, закрытая не до конца, со щелью 2-3 мм, практически никак не ухудшит теплосбережение. Проводились специальные испытания теплопотерь с открытой задвижкой после топки и с закрытой. Отличия совсем небольшие. К следующей топке печь с полностью открытой задвижкой остывала всего на 2-3 градуса сильнее по сравнению с печью с закрытой задвижкой.
И если у вас есть страх угореть или вы привыкли закрывать печь только после того, как угли совсем погасли, самый резон переходить на печь Кузнецова. С ними вы можете не бояться такой опасности.
В-седьмых . Это преимущество так же вытекает из принципа разделения газовых потоков. Если мы оставляем задвижку открытой или частично прикрытой после протопки, мы создаём в своём помещении дополнительную возможность для вентиляции. Поскольку любая печь с открытой задвижкой работает как вытяжная конструкция, активно вентилирующая помещение, и тем сильнее, чем у неё лучше тяга. А вентиляция, как мы знаем охлаждает помещение, вынося из него тёплый воздух и засасывая холодный. В оборотной печи она ещё и вытягивает тепло из самой печи. Ну а колпаковая печь, опять же, застрахована от таких теплопотерь. То есть она и помещение позволяет вентилировать (если мы не плотно закроем задвижку), и тепло не отдаёт в трубу.
Фундамент — монолитный бетонный
Материалы
Для фундамента под печь подойдет бетон марки В15 (М200). Для приготовления такого бетона составляющие берутся в следующей пропорции: цемент — 1 часть, щебень — 4 части, песок — 2 части.
Цемент нужно взять не меньше М400. Крупным заполнителем может служить щебень или гравий, размер частиц которого не превышает 30 мм. Для бетонных работ пригоден песок с примесями не более 10%. К ним относятся глина, слюда, органического происхождения и пылевидные частицы. Примесей в крупном заполнителе должно быть меньше 2%.
Необходимые материалы для фундамента можно рассчитать, исходя из расхода на 1 м 3 готового бетона:
- Цемент М400 — 325 кг/м 3 .
- Песок — 1300 кг/м 3 .
- Гравий (щебень) — 1300 кг/м 3 .
- Вода — 205 л/м 3 .
Инструменты
Для производства бетонных работ необходимо иметь инструмент, с помощью которого:
- укладывают бетонную смесь (лопата, кельма);
- утрамбовывают (трамбовки, щуп);
- разглаживают (гладильная доска, полутерок, затирка, железнилка, уголок).
Последовательность бетонирования
Очень важно определиться с глубиной, на которую необходимо заложить фундамент под печь. Это зависит от возможности грунта сопротивляться нагрузкам на него (несущей способности). Достаточно много существует грунтов со слабой несущей способностью. Они под действием нагрузок могут изменять свою первоначальную структуру (просадочные лессовые и содержащие растворимые соли, набухающие глинистые, биологического происхождения, а также водонасыщенные, зимой увеличивающиеся в объеме).
Так, например, для мелких (пылеватых) песков, супесей, суглинков и глин, в которых грунтовая вода находится выше глубины промерзания грунта, низ фундамента назначается ниже этого уровня. Глубина промерзания определяется по результатам многолетних наблюдений.
Это в случае, если дом зимой может быть неотапливаемым. Если дом отапливается весь зимний период, то подошва фундамента должна быть на глубине более 50 см от планировки земельного участка.
При плотных грунтах с хорошей несущей способностью бетонировать фундамент можно и без опалубки. Тогда яму роют точно по размерам фундамента. Если грунт осыпается, необходимо устройство опалубки. Изготавливают ее из древесины хвойных или лиственных пород, которая не подвержена короблению. Доски берут толщиной не менее 19 мм и влажностью не более 25%.
На дно ямы под фундамент делается подушка толщиной не менее 15–20 см из песка и гравия, который утрамбовывается.
Укладывая бетонную смесь, обязательно проведите ее трамбование или уплотнение, чтобы освободить появляющиеся в ней воздушные пузыри. Это увеличивает плотность бетона, а, следовательно, и прочность.
Уход за свежеуложенным бетоном состоит в поддержании для него необходимой температуры и влажности. Это защита от быстрого высыхания поверхности бетона в ветреную жаркую погоду с помощью какого-либо влажного покрытия (мешковина, брезент, влажные опилки или песок).
Защита свежего бетона от излишнего увлажнения, высыхания, а также охлаждения производится в течение одной-двух недель в соответствии с температурой внешнего воздуха. Самое главное, чтобы бетон набрал не менее половины своей полной прочности.
Убрать опалубку можно только в случае, когда будет достигнута достаточная прочность бетона (50%). Чаще всего это происходит не раньше 7–14 дней при температуре от +5 до +20 °С. Чем выше температура, тем быстрее идет набирание прочности.
Поверх застывшего бетона кладется гидроизоляция (2 слоя рубероида). Размер фундамента нужно принять на 100 мм больше с каждого края печи.
Материалы
Для печной кладки необходим кирпич, который будет выдерживать высокие температуры. К таким относится глиняный обыкновенный (ГОСТ 390–96) и огнеупорный шамотный кирпич (ГОСТ 530–2012).
Важно! Для печных работ недопустимо применение силикатного, пустотного, недожженного, треснутого кирпичей.
- Кирпич глиняный — 505 шт.
- Кирпич огнеупорный — 25 шт.
Кладку печи можно проводить, используя глино-песчаный раствор, либо готовый огнестойкий раствор для печных работ. Сегодня такие растворы магазины предлагают нескольких видов.
Глино-песчаный раствор можно приготовить, исходя из следующей пропорции для глины разной жирности:
- Глина жирная (2–4% песка) — 1 часть глины: 2,5 части песка.
- Глина средняя (15% песка) — 1 часть глины: 1,5 части песка.
- Глина тощая (30% песка) — 1:1.
Для приготовления раствора глину сначала замачивают на 24 часа, затем в нее постепенно порциями добавляют песок, постоянно перемешивая до однородной массы. Воду тоже добавляют порциями. Окончательно воду добавить нужно непосредственно перед работой. Глинистый раствор должен легко, не растекаясь, сползать с лопаты.
Печные приборы
- Дверца поддувальная (140х140 мм) — 1 шт.
- Дверца топочная (210х250 мм) — 1 шт.
- Дверца прочистная — 5 шт.
- Задвижка с отверстием (120х210 мм) — 1 шт.
- Духовой шкаф (300х365х450 мм) — 1 шт.
- Плита (410х710 мм) — 1 шт.
- Решетка колосниковая — 1 шт.
- Металлический лист (750х500 мм) — 1 шт.
Шкаф духовой можно приготовить из листовой стали с помощью сварки. Для защиты наружная поверхность покрывается огнеупорными эмалями или лаками.
Непосредственно под топкой укладывается металлический лист (750х500 мм) на асбоцемент.
Инструменты для кладки печи
Топливник и дымообороты (дымоход) — это основные части корпуса печи. В топливнике происходит сжигание топлива. Дымообороты увеличивают внутреннюю поверхность печи, накапливая в ее массиве тепло, и передают его в отапливаемое помещение.
Начинать печные работы необходимо только при условии наличия покрытия над предполагаемым местом печи, хотя бы временного. Желательно предварительно сделать подборку кирпича для каждого ряда с притеской и перевязкой насухо.
Порядовки
До того, как начать кладку, необходимо проверить все размеры фундамента и определить ориентацию печи, включая место прохода трубы сквозь перекрытие, а также крышу. Непосредственно перед работой глиняный обыкновенный кирпич замачивают на 2 минуты, а шамотный только ополаскивают.
Первый и второй ряды укладываются с перевязкой швов минимум на 1/2 кирпича. Для кладки с глиняным обыкновенным кирпичом необходим шов менее 5 мм. Допускается в случае применения 3/4 кирпича перевязка на 1/4 кирпича.
Важно! Кладку необходимо вести, соблюдая вертикальность по отвесу и горизонтальность по уровню всех швов.
Третий, четвертый ряды формируют зольную камеру. Здесь же устанавливаются 3 дверцы прочисток. Их вставляют с зазором 3–5 мм непосредственно во время кладочных работ. Зазор заполняется асбестовым шнуром. Верх дверок должен быть на уровне горизонтального шва кладки.
В пятом ряду топочную выкладывают огнеупорным кирпичом, толщина шва для которого не должна быть более 3 мм. Здесь же устанавливается с зазором 3–5 мм колосниковая решетка. Прозоры решетки направляют вдоль топливника. Зазор заполняется песком или золой. В этом ряду также устанавливается духовой шкаф. Начинается формирование дымоходов в задней части печи.
Важно! Не допускается перевязка огнеупорного и глиняного кирпича, так как они под воздействием температуры имеют разную величину расширения, и могут способствовать образованию трещин.
Шестой, седьмой, восьмой, девятый ряды формируют топочную камеру. Дверца топочной камеры устанавливается с зазором (3–5 мм), заполняемым асбестовым шнуром. Проволока, прикрученная к дверце, заделывается в кирпичную кладку. Шамотный кирпич между топочной и духовкой кладется на ребро.
Десятый ряд предполагает перекрытие духовки. Между духовкой и топочной перегородку поднимают на 1–2 см. Далее на духовку укладывается слой глино-песчаного раствора до уровня перегородки. На лицевую сторону под плиту укладывается уголок 1000х40х40 мм.
Одиннадцатый ряд. Укладывается варочная плита и дальше формируются дымовые каналы.
Двенадцатый-шестнадцатый ряды. Формируются варочная камера, каналы дымоходов, учитывая перевязку швов.
Семнадцатый, восемнадцатый ряды. Чтобы перекрыть варочную камеру, кирпич кладется на полосовую сталь и уголки. К ним прикручивается проволока, которая заделывается в кладку.
В девятнадцатом и двадцатом рядах устанавливаются две прочистные дверцы.
Двадцать первый — двадцать восьмые ряды формируют дымоходы согласно порядовкам. В двадцать седьмом ряду устанавливается задвижка также с зазором (3–5 мм) и заделкой асбестовым шнуром.
В двадцать девятом ряду происходит расширение кладки печи на 5 см для карниза. Все каналы перекрываются, кроме трубы.
Тридцатый ряд предполагает расширение еще на 5 см.
Тридцать первый ряд. Размер печи уменьшают до первоначального.
Особенности кладки трубы
Далее производится кладка трубы размером в пять кирпичей. За три ряда до потолка начинается кладка распушки трубы для защиты деревянных конструкций перекрытия от горячих газов. Толщина трубы в этом месте должна составлять 1,5 кирпича. Также увеличивают толщину трубы при прохождении деревянных конструкций крыши. Сверху на трубу устанавливают металлический колпак. Вся наружная часть трубы кладется с применением цементно-песчаного кладочного раствора.
Труба над крышей по высоте выкладывается согласно схеме. Для увеличения тяги высота соотносится с расстоянием от конька крыши.
Существует несколько популярных систем печных каналов.
- Канальные печи. В таких печах горячий дым из топки идёт непосредственно до трубы по каналам, нагревая кирпич. В колпаковых печах горячий дым нагревает не каналы а колпаки. Колпаки, если говорить упрощённо, являют собой полости внутри корпуса печи в которых крутится горячий дым по пути в дымоход (трубу), соответственно нагревая стены печи. . В противоточных печах горячий дым опускается вдоль стен печи сверху и собираясь внизу печи уходит в дымоход. В прямоточных печах горячий дым из топки движется ровно вверх в дымоход, поток разбивается специально устроенными рассечками нагревает стены печи.
1. Канальные печи.
Канальная система дымооборотов это хорошо зарекомендовавшее себя устройство бытовых печей.
В каналах устойчивая тяга и при грамотном проектировании, канальные печи имеют большой КПД.
В канальной печи особенно важно правильно рассчитать длину и сечение каналов.
При маленьком сечении каналов печь будет плохо топиться, а при большом плохо нагреваться.
Так же важно понимать что для хорошего прогрева канала, дыму нужно создать сопротивление.
Для сопротивления хорошо работают горизонтальные и опускные каналы.
Подъемный канал нагревается хуже, т.к. в нём меньше сопротивление.
Но, здесь важно помнить про скорость потока, т.к. если сопротивления будет слишком сильным, значит скорость станет низкой и это приведёт к плохому горению и конденсату.
Схемы движения газов в канальных бытовых печах:
а – многооборотная печь с вертикальными каналами;
б – однооборотная печь;
в – печь с верхней и нижней отопительными камерами;
г – печь с усиленным нижним обогревом с верхней и нижней отопительными камерами
2. Колпаковые печи.
В колпаковой печи дым попадает в колпак, полость и после блуждания в этой полости находит выход в трубу.
Простейший колпак в печи.
Для осуществления эффективного движения дыма в колпаке нужно грамотно размещать точку входа и точку выхода потока.
В конце 19 начале 20 веков колпаковые печи популяризировал инженер Подгородников.
Им была предложена и реализована идея усовершенствования традиционной Русской печи добавлением в её устройство колпаков.
Обновлённую печь, он назвал, Теплушка.
Теплушки очень популярны и по сей день. Это тёплая и функциональная печь для дома постоянного проживания.
Так же Подгородниковым были описаны и популяризированы двухколпаковые отопительные щитки для варочных плит.
Я сам нечасто строю колпаковые печи.
На мой взгляд, несмотря на усиленную популяризацию в интернете, колпак не самая эффективная система дымооборотов.
Но, несмотря на это, при правильном проектировании колпаки эффективны и есть печи в которых такая система наиболее приемлема.
3. Противоточные печи.
Движение газов в отопительном камине.
В противоточной печи дым, по специально организованным шелевым каналам вдоль стен, опускается сверху вниз.
Для правильной работы противоточной печи важно грамотно рассчитать сечение каналов и скорость потока газов.
Я строю противоточными отопительные камины и финские хлебные печи.
Одним из важных преимуществ противоточной системы является лёгкая возможность размещения камеры дожига над топкой.
С камерой дожига и вторичным воздухом сжигание топлива становится более эффективным.
Из за дожигания значительно повышается КПД печи.
Такая система теплоёмких печей наиболее популярна в финляндии.
Большинство печей из талькохлорита или кафельных импортных печей устроены именно противотоком.
Противоточная конструкция проста и стабильно с хорошими показателями.
4. Прямоточные печи.
В прямоточной системе дым всегда летит вверх, но для сопротивления этому движению на его пути ставят рассечки.
Рассечки для дыма
По ходу движения упираясь в рассечки и закручиваясь происходит нагревание стенок печи.
При проектировании прямоточной системы важно грамотно рассчитать частоту и количество рассечек на пути потока.
Если рассечки будут слишком часто это приведёт к быстрому засаживанию печи, а при малом их количестве печь будет плохо прогреваться.
Я использую противоток если нужно оставить высокой, по максимуму, скорость потока.
Например в отопительных щитках, после горизонтальных каналов, я часто добавляю прямоток.
Логика в том, что на нескольких горизонтальных каналах, скорость потока уже существенно снижена и дальнейшее её занижение приведёт к конденсату, поэтому здесь хорошо подходит прямоток не сильно снижающий скорость потока газов.
У каждого печника есть особо им любимая система кирпичной отопительной печи.
Многие печники комбинируют, например каналы и прямоток или противоток и каналы.
Бывает печники между собою спорят, утверждая, что только такая и никакая другая система имеет место быть.
На мой взгляд, споры эти довольно пустые, т.к. любая грамотно спроектированная и качественно построенная печь работает хорошо.
Я пробовал строить разные системы дымооборотов и по своему опыту могу сказать:
“Хорошо работают и колпаковые и канальные и противоточные и прямоточные печи если они грамотно спроектированы.”
В 3-м и 4-м рядах выкладывают поддувальную камеру с окном, в котором устанавливают дверку 1, первый переходной газоход 2 для газов, идущих прямо из топки, и второй переходной газоход 3, который разделяют на два канала перегородкой 4. Кроме этого, устанавливают дверки чистки 5. В 5-м ряду делают перегородку 6, за счет которой образуются два вертикальных канала. Из двух трехчетверток 7 над газоходом 2 выполняют напуски под перегородку. В 6-м ряду устанавливают колосниковую решетку 8 и делают еще одну перегородку 9. Под этой перегородкой окно будет высотой в три кирпича, то есть достаточно высоким, чтобы под ней не скапливалась зола из проходящих прямо из топки газов, в которых содержится много золы, что, в свою очередь, позволит не очень часто чистить газоходы.
Рис. 1а. Углоподобная печь (вариант 1; вид спереди)
За счет установки перегородки 9 в 6-м ряду образуются четыре вертикальных канала. В этом же ряду делают еще одну перегородку 10, но над газоходом 2, которая способствует образованию еще двух вертикальных газоходов. С 7-го по 9-й ряды устанавливают топочную дверку 11 и выкладывают топку 12. 10-м рядом перекрывают топочную дверку и заканчивают кладку перевальной стенки 13. В 11-м ряду под плитой делают газоход 14 для выхода газов из топки. На этот ряд (без втесывания) устанавливают плиту 15 заподлицо с левой стенкой печи.
Рис. 1б. Углоподобная печь (вариант I). Порядовка (ряд I)
Рис. 1в. Углоподобная печь (вариант 1; вид сзади)
Рис. 1г. Углоподобная печь (вариант 1). Порядовки (ряды 2-6)
Рис. 1д. Углоподобная печь (вариант 1). Разрезы по А-А и Б-Б
Рис. 1е. Углоподобная печь (вариант 1). Порядовки (ряды 7-9)
Рис. 1ж. Углоподобная печь (вариант 1). Разрез по В-В
Печь работает так. Газы из топки через перевальную стенку 13 опускаются вниз и через переходной газоход 2 попадают в вертикальный широкий канал 18, затем поднимаются вверх. Далее через переходное окно попадают в вертикальный канал 19, опускаются вниз и так двигаются дальше, переходя из газохода в газоход, нагревая щиток, после чего через задвижки выходят в трубу.
Рис. 1з. Углоподобная печь (вариант 1). Порядовки (ряды 10-12, 14, 18, 20 и 24)
Рис. 1и. Углоподобная печь (вариант 1). Порядовки (ряды 13, 15-17, 19, 21-23, 25-31)
Для кладки данной печи потребуются (шт.): кирпич красный — 535, дверка топочная 21×25 см — 1, дверка поддувальная 14×14 см — 1, дверка чистки 14×14 см — 3, плита чугунная 41×71 см — 1, колосниковая решетка 25×25,2 см — 1, задвижка 13×21 см — 2.
Читайте также: