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.

Особенности конструкции и принцип работы

Основой принципа работы колпаковых печей является свободное движение газов.

Колпаковая печь Кузнецова
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.

Колпаковая печь Кузнецова своими руками: пошаговая инструкция

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

В связи с функциональными отличиями печи Кузнецова можно разделить на такие виды, как:

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

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

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.

Колпаковая печь Кузнецова своими руками: пошаговая инструкция

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.

Колпаковая печь Кузнецова своими руками: пошаговая инструкция

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.

Колпаковая печь Кузнецова своими руками: пошаговая инструкция

Конструкция колпаковой печи

Печка с колпаком была разработана инженером Игорем Кузнецовым в начале 60-х годов прошлого столетия. Впоследствии российский металлург Леонид Котляр усовершенствовал конструкцию так, чтобы она сохраняла тепло до 19 часов. Особенность «кузнецовки» в том, что нагретый воздух не уходит из трубы, а сбирается под колпаком.

Конструкция двухметровой высоты с основанием 1м*1м может достигать тепловой мощности в 3,5–4,5 кВт. Достаточно такой колпаковой печи для отопления дома в 50 квадратных метров в умеренной климатической зоне, если топить ее дважды в сутки.

Предлагаем ознакомиться:  Баня в подвале гаража своими руками

Колпаковая печь Кузнецова своими руками: пошаговая инструкция

Изобретатель усовершенствовал конструкцию, добавив еще один колпак. В  двухколпаковой отопительной печи Кузнецова первый накрывающий элемент связан с топочным отсеком и разделяет холодный и нагретый потоки. Второй колпак располагается в верхней печной части, задерживая горячий воздух, который до того как попасть в дымоход, долго отдает кирпичам тепло.

Двухколпаковая печь экономнее расходует топливо и обычно снабжена варочной поверхностью. Это позволяет готовить вкусные блюда без расхода электричества или газа. В конструкции печки уже предусмотрена вытяжка – нет необходимости монтировать дополнительную вентиляционную систему.

Чем объясняется высокая эффективность печей

Причины, по которым колпаковые печи являются настолько эффективными по сравнению с традиционными устройствами, следующие:

  • Правильное распределение дымных газов по температуре нагрева за пределами топочного отделения.
  • Большое количество колпаков способствует задержанию горячего газа и более эффективной аккумуляции тепла внутри устройства.
  • Правильное расположение колпака способствует сдерживанию нагретых газов и поддержанию высокого температурного режима. Это приводит к сбору продуктов сгорания топлива в одном месте и снижению уровня образования сажи в дымоотводной трубе. По этой причине «кузнецовки» не требуют частой чистки от сажи.
  • Теплообменник располагается в колпаке, поэтому не удерживает производимое печью тепло и не снижает уровень КПД.

Построить печь Кузнецова своими руками не так и просто, но все, что потребуется от мастера, – это следовать четкой пошаговой инструкции.

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.

Колпаковая печь Кузнецова своими руками: пошаговая инструкция

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
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.

Для обустройства кирпичной «кузнецовки» для дома или бани, прежде всего, следует подготовить рабочие чертежи и порядовки. Сам автор разработал свыше сотни различных печей с пошаговыми инструкциями по их строительству.

Колпаковая печь Кузнецова своими руками: пошаговая инструкция

Порядовка печи – это полное руководство, которое наглядно объясняет правильность кладки каждого отдельного ряда в предусмотренной последовательности. Начинающим мастерам рекомендуется строго соблюдать порядовки печей Кузнецова, что позволит построить надежную и долговечную конструкцию.

Для проведения строительных работ необходимо подготовить основные материалы и рабочий инструментарий:

  • красный огнестойкий кирпич полнотелый;
  • кирпич шамотный;
  • огнестойкую глину средней фракции;
  • песок горный (в два раза больше объема глины);
  • проволоку стальную;
  • уголок металлический;
  • конструктивные элементы: дверки для поддувала, топки, решетку для колосника, задвижку, плиту для очага.

При покупке кирпича рекомендуется проверить материал на отсутствие брака и механических повреждений.

Печи Кузнецова своими руками имеют свои тонкости возведения, поэтому перед началом работ должна быть тщательно изучена схема кладки устройства.

Технология возведения

Большой вклад в развитие печного дела внес И.В. Кузнецов, посвятивший практически всю свою жизнь изобретению и совершенствованию большого количества новых конструкций печей. Он целенаправленно трудился над тем, чтобы его разработки эффективно работали и приносили пользу людям.

Усовершенствование спроектированных ранее тепловых конструкций основывается на оснащении их более рационализованными возможностями. Таким образом, у некоторых моделей претерпевала изменения топка, повышалась сохранность тепла, добавлялось определенное оборудование и прочее.

Совет

То, что конструкции, созданные Кузнецовым, работают качественно, уже давно доказано их большой популярностью и многими годами эксплуатации. Положительные отзывы о печах Кузнецова мотивируют многих на самостоятельное изготовление бытовых тепловых устройств.

В таком случае можно немного сэкономить, но нужно правильно подбирать материалы и неукоснительно выполнять схему порядовки печей Кузнецова.

Кузнецовым был предложен совершенно новый подход к построению печи из кирпича. Как известно, в печах традиционной конструкции имеются каналы, по которым происходит движение горячих газов, нагревающих кирпич. Главным фактором, поддерживающим данный процесс, является тяга.

Предлагаем ознакомиться:  Сухая глина для печи

Такой принудительный метод прогревания корпуса печи характеризуется неравномерностью распределения тепла. Кроме того, он часто приводит к образованию трещин в стенках конструкции.

Колпаковая печь Кузнецова своими руками: пошаговая инструкция

При строительстве подобной печи, занимающей довольно много места в помещении, используется множество кирпичей.

Постоянный контакт с огнем губительно сказывается на прочностных характеристиках теплообменника.

Такое соседство приводит также к ухудшению условий горения топлива, снижению коэффициента полезного действия печи и образованию большого количества сажи.

В сооруженной по кузнецовскому методу печи газы движутся свободно.

Схема работы колпаковой печи Кузнецова

Такая конструкция основывается на установке внутри нее колпаков, представляющих собой сосуды, перевернутые днищем вверх. В некоторых моделях печей колпаки могут иметь верхние отверстия.

Сосуды располагаются в различном порядке, однако основным условием их размещения является наличие между ними вертикальных пустотных щелей, называемых сухим швом. Образованное таким образом пространство шириной до 3 см не заполняют ни теплоизолятором, ни раствором.

Вследствие этого газы свободно движутся, перемещаясь из одного сосуда-колпака в другой.

Обратите внимание

Чтобы легче представить себе схему работы колпаковой печи Кузнецова, нужно визуализировать в своем воображении костер, разожженный на открытом воздухе.

В результате того, что воздух имеет неограниченный доступ к пламени, от костра идет незначительное тепло, которое сразу же рассеивается в пространстве.

Можно изменить характер процесса нагревания воздуха вокруг костра, если накрыть его колпакообразным сосудом, например, казаном большого размера. При этом внизу важно оставить зазор, чтобы совсем не загасить пламя.

Как результат, горячий газ естественным путем поднимается к днищу казана и ограничивает доступ поступающего снаружи воздуха. После отдачи тепла стенкам сосуда он, спускаясь к открытому проему, постепенно охлаждается и выходит наружу, а его место занимает следующая порция жара.

Такой саморегулирующийся процесс характеризуется возможностью дозировки наружного воздуха и нахождения разогретого газа в сосуде до полного остывания.

Описанный выше принцип используется в печах Кузнецова, для которых применяются сразу два колпака, соединенные сухим швом.

Такая нестандартная конструкция способствует повышению эффективности передачи достаточного количества тепла от печки в помещение, где она установлена. Горячие газы сначала заполняют собой первый колпак, тем самым нагревая его стенки, а затем, охлаждаясь, уступают место горячему потоку, который поднимается из топки.

Стараясь оптимизировать этот процесс, изобретатель еще на первой его стадии, которая начинается после топливника, решил разделить поток газов в соответствии с их температурой. С этой целью он использовал перегородку для отделения пространства колпака от топки. При этом барьер не достигает дна сосуда.

Простейшая печь Кузнецова

Это способствует полному сгоранию топлива с образованием определенного количества золы.

Аналогичный процесс движения газов происходит и в колпаке, установленном над первым.

Чертеж колпаковой печи Кузнецова

Менее горячие продукты горения размещаются внизу сосуда, а раскаленные газы стремятся к своду и при остывании отдают тепло на кирпичные стенки.

Затем они опускаются вниз и по дымоходу выводятся наружу.

За счет оснащения печи двумя колпаками, в которых происходит естественное нагнетание и движение газов, создание принудительной тяги в дымоходной трубе не требуется.

Разновидности печей

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

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

В первую очередь нужно подобрать удобное место для печной конструкции. «Кузнецовка» в этом неприхотлива, главное – чтобы владельцам было удобно обслуживать ее. Однако нужно учитывать положение дымоходной трубы, поскольку ее прокладывают через чердак меж балками, отходя от них минимально на 15 см.

Колпаковая печь: преимущества, подготовка, схема укладки

Из профессионального инструментария при возведении печки необходимы:

  • молоток-кирка и кельма;
  • киянка;
  • малярной шнур значительной длины;
  • строительный уровень, правило и отвес;
  • рулетка;
  • углошлифовальная машинка;
  • расшивка для швов.

Для самой печки нужно обзавестись полнотелым и шамотным кирпичом, колосником, пластинами из стали. Безопасность обеспечат перчатки и очки для защиты от летящей пыли при распиловке кирпичных блоков. Чтобы заместить раствор необходима дрель-миксер, специальная емкость.

Колпаковая печь Кузнецова своими руками: пошаговая инструкция

Порядовка печи Кузнецова

Для самостоятельной постройки нужно найти качественные чертежи и инструкцию с порядовкой у опытных печников или в интернете. После этого можно начинать строить печку.

В первую очередь закладывается фундаментная основа:

  1. Выкопайте яму габаритами 100х150 см и 0,8 м глубиной. В целом ее размеры должны быть на 10 см больше по периметру, чем сама печь.
  2. На дно засыпьте песок на 20 см.
  3. Когда песчаная подушка осядет, выставьте опалубку и армируйте дно сеткой.
  4. Залейте раствор цемента на 20 см выше уровня пола.

Фундаменту нужно отстояться примерно месяц. Только после этого можно приступать к кладке. Перед возведением необходимо закрыть основу слоем отражающей фольги чуть шире фундамента, чтобы еще больше уменьшить теплопотери. Если дом сделан из дерева, до фольгированного покрытия укладывают асбестовый лист. Когда все будет подготовлено, края фольги можно срезать.

Предлагаем ознакомиться:  Банные печи своими руками из железа и др. материалов: схемы, чертежи, размеры, фото, видеоинструкция

Классическая колпаковая печка возводится в 30 рядов, хотя их количество можно уменьшить или увеличить, главное – соблюдение инструкции. Чтобы построить ее, нужно действовать по следующему плану:

  1. Первый ряд кирпича выкладывается равномерно, боковые стенки сдвигаются справа налево с применением ложкового способа. В результате задняя и передняя стороны будут уложены в четыре кирпича, правая в два, а левая в три.
  2. На втором ряду монтируется дверка поддувала и окно для чистки одноколпаковой печки. Его можно сделать в любом месте, но с одним условием – его расположение должно быть ниже отсека топки. Следующий ряд укладывается в аналогичном порядке.
  3. Далее уменьшается разъем для удаления отходов сжигания. По ширине он должен быть приблизительно в полкирпича. В дальнем ряду от топки устанавливается перегородка, ведущая в верхний отсек.
  4. Ряды кладутся по схеме, но края отверстия для сброса нужно обложить шамотным кирпичом, а сверху поставить колосник. Последующий ряд ложится в аналогичном порядке.
  5. В седьмом ряду выводится в полкирпича дымоход из топочной трубы так, чтобы он выходил в смежный воздушный отсек. По подобному принципу кладут следующий уровень.
  6. Теперь топочный отсек накрывается полнотелым кирпичом, а изнутри обкладывается шамотным. Десятый и одиннадцатый ряд кладутся без изменений.
  7. На двенадцатом выкладывается обрешетка из огнеупорного кирпича. Сам же ряд кладется в полкирпича. Кладка тринадцатого ряда ведется по аналогичной схеме.
  8. На четырнадцатом ряду перекрывается движение дыма посредством пластины из металла, из кирпичей собирается перекладина дымосборника. В результате должен сформироваться единый канал, оставшийся при укладке в четвертом ряду.

Колпаковая печь: преимущества, подготовка, схема укладки

Первый строительный блок завершен. Чтобы сформировать второй, завершающий уровень, кладку ведут так же, как и раньше. Заборную пластину нужно зафиксировать раствором с одной стороны. Укладывая девятнадцатый ряд, выставьте в середине дымосборника кирпичный блок для основания колонны под крышу конструкции. За плиткой оставляют пространство шириной в один кирпич. До двадцать первого ряда выкладывают блоки по этой схеме.

Потом необходимо перекрыть канал, ведущий к трубе, поскольку дым станет идти из пространства, оставленного внизу. В 22-м ряду укрепляют стенки духового отверстия стальными пластинами. Можно приобрести готовый обод с дверками, тогда оборудовать духовку будет проще. Одновременно с этим выкладывают вытяжку в четверть кирпича.

Преимущества и недостатки “Кузнецовок”

Колпаковая печь Кузнецова своими руками: пошаговая инструкция

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.
Колпаковая печь
Колпаковая печь
  1. Основным преимуществом колпаковых печей является высокий показатель КПД. Около 80-85%. Это намного выше, чем у других типов печей.
  2. Сгорание топлива происходит при очень высоких температурах, без сторонних технологий.
  3. Для колпаковых печей подходит любое топливо. При сгорании остаётся крайне малое количество сажи.
  4. Вследствие минимального образования сажи, данные печи не требуют постоянной чистки.
  5. Возможность объединения колпаковой печи и водяного отопления дома. При этом технические характеристики печи не изменяются.
  6. Короткий дымоход. Благодаря такому типу конструкции происходит экономии на строительных материалов. Однако сила тяги не снижается.
  7. Такая печь подходит для любого помещения, вне зависимости от размеров комнаты и ее назначения.
  8. Дизайн “Кузнецовки” можно оформить под множество задумок заказчика.
  9. В колпаковых печах, отсутствует необходимость в активном использовании вьюшки. Воздух самостоятельно распределяется.
  10.  Долговечность. Благодаря равномерному нагреванию и остыванию печь менее подвержена деформации.
  11. 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:

  1. Необходимость помощи мастера при строительстве нескольких куполов. Такие услуги стоят соответствующих денег.
  2. Массивный размер. Однако и стандартные русские печи не отличаются маленьким размером.
  3. 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