Колпаковые печи: разновидности, особенности конструкции и возможность сборки своими руками

Отопительная печь: виды и конструкция

Конструктивно отопительные печи могут сильно различаться, но их основные элементы неизменны:

основание;
корпус;
дымоход.

Отличие канальных отопительных печей – наличие дымовых каналов. В бесканальных их функцию выполняют отдельные камеры.

Основание отопительной печи

Фундамент (основание) отопительной печи предназначено для предохранения конструкции от подвижек грунта и проникновения грунтовых вод. Тяжелые крупногабаритные печи требуют мощного фундамента, что сильно удорожает и усложняет процесс монтажа.

Состав конструкции корпуса дровяной печи также стандартен:

топливник;
поддувальная камера;
перекрыша;
дверки;
задвижки.

Через дымоход отопительной печи отводятся продукты горения. Также он создает дополнительную тягу, усиливающую поступление кислорода в камеру горения.

Отопительные печи бывают:

противоточные;
прямоточные;

Прямоточные отопительные печи

колпаковые;

Колпаковая печь

канальные.

Каждая модель имеет свои особенности эксплуатации, недостатки и достоинства.

Конструкция и её отличительные черты

Принцип устройства колпаковых печей достаточно простой и заключается в том, что нижний ярус конструкции и очаг совмещаются в общее пространство. Его и называют колпаком, внутри которого осуществляется циркуляция раскалённых газов.

Самые лёгкие раскалённые газы, которые образуются при сгорании топлива, поднимаются кверху колпака. Там они будут находиться до тех пор, пока всё их тепло не перейдёт кирпичным стенкам кладки.

Стандартная конструкция колпаковой печи

При остывании они становятся тяжёлыми и опускаются вниз. На их место «приходят» следующие горячие газы, и такой круговорот происходит до тех пор, пока в очаге горит топливо. Таким образом, горячий воздух всегда находится под своеобразным колпаком, пока кирпич не заберёт на себя всё тепло. Он не сможет выйти пока полностью не остынет и не станет тяжёлым, чтобы опуститься вниз.

Особенности конструкции колпаковых печей

Для того чтобы понять как действует такая печь, мы можем рассмотреть вариант со стеклянной ёмкостью, когда в ней горячий дым не может никуда выйти и постепенно опускается вниз при охлаждении.

Но необходимо знать, что остывший газ, который снижается книзу, не холодный в прямом смысле этого слова. Он имеет температуру более 200°С, а температура горения твёрдого топлива около 800°С, поэтому и воздух, поднимающийся вверх, будет такой же горячий. Остывая, газ опускается к выпускным каналам, которые расположены внизу печной кладки. А затем он поступает в следующий колпак, находящийся над первым. И если для этого колпака газ был достаточно холодными, то для верхнего он будет раскалённым и поэтому опять поднимется в самый верх. Там они также нагреют материал стенок печи. После остывания опустятся вниз, как и в первом случае, но уже с температурой около 130°С.

Вот и весь процесс работы печи, но, как и у каждого эффективного устройства, здесь присутствует небольшой нюанс, который называется «сухой щелью». Она представляет собой проём, расположенный вертикально в печи шириной около 2–3 сантиметров, который совмещает топку с нижним колпаком от самого пола до конечной точки камеры. Благодаря сухой щели тяжёлый холодный воздух напрямую может выйти в трубу, не перемешиваясь с поднимающимся горячим газом и не уменьшая эффективности сгорания твёрдого топлива.

Сухой шов в кладке колпаковой печи

Банная печь имеет такой же принцип работы, как и отопительная, но по своей конструкции немного отличается.

Нижний колпак оснащён специальным металлическим противнем с камнями.
Есть доступ для поступления воды и специальные отверстия для выхода раскалённого пара.
Печь имеет более толстые наружные стенки, которые дают возможность камням максимально нагреваться, а само помещение не перегревается.
Колпак имеет контур для нагрева воды в моечной комнате.

Камни подогреваются двумя методами:

Непосредственно от раскалённых газов.
В стальном закрытом поддоне.

Так как камни располагаются вверху первого колпака и поэтому они прогреваются до максимальной температуры. Это происходит за счёт того, что раскалённый воздух «обволакивает» камни со всех сторон одновременно.

Для такой печи лучше всего приобретать округлые обтекаемые камни. Такая форма будет отлично справляться с нагревом воздуха.

При возможности к камням можно добавить 1/3 часть чугунных чушек.

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.

https://youtube.com/watch?v=5BVm1uYVXwU

Конструкционные варианты

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

Камерная

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

Канальная

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

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

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

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

Колпаковая

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

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

Второе: тепловая нагрузка

На голых принципах ничего не работает. Чтобы теоретически абсолютно правильная печка хорошо грела, сушила и варила, ее нужно также правильно выполнить в материале. Применительно к колпаковым печам (и особенно – к двухколпаковым) это значит, что тепловая нагрузка на материал должна быть высокой. Сделать колпаковую печь массивной, с толстыми стенками – все равно, что жечь костер в пещере. Чтобы почувствовать тепло, нужно сесть у самого огня, а уж копоти будет…

Взгляните на рис. На нем – чертежи и порядовки некоторых печей Кузнецова: банной, отопительно-варочной, двухконтурного водогрейного котла и усовершенствованной русской с лежанкой. Не будучи опытным печником, видно, что материала на единицу выделяемой мощности (500 Вт*кв. м наружной поверхности) в печи Кузнецова идет в полтора-два раза меньше, чем в традиционных. Вообще, любая колпаковая печь «пустее» внутри равной по мощности канальной.

Порядовки некоторых печей Кузнецова

С одной стороны, это хорошо, кирпич-то с кладочным раствором денег стоят. Но с другой – требует тщательнейшей разработки и соблюдения технологии постройки (см. ниже). Тепловая нагрузка, от которой не шелохнется груда булыжника, тонкую кирпичную стенку разрушит уже при разгонной топке.

Для печей Кузнецова важна и строительная механика. Прочность стенки на глиняном растворе при уменьшении ее толщины падает гораздо быстрее, чем на цементно-песчаном. Поэтому фундамент под эти печи нужно выполнять особенно тщательно в точном соответствии с рекомендациями автора. Им же необходимо неукоснительно следовать при постройке.

Конструкционные варианты

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

Камерная

Канальная

Колпаковая

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.

Розжиг «Кузнецовки»

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.

Достоинства

Основные преимущества печи Кузнецова — это не только отсутствие сажевых пятен на крыше бани или защита от забросов дыма внутрь парилки. Достоинств у системы Кузнецова довольно много, можно перечислить лишь наиболее важные:

Наличие в колпаке решетки из шамотного кирпича, на котором происходит дожигание газов и сажи в раскаленных водяных парах. В результате в дымоход печи Кузнецова попадают лишь неконденсирующиеся и летучие вещества. Проще говоря, дымовая труба не забивается сажей и не потеет конденсатом;
Высокий КПД топки, примерно на уровне 95%, что на 15-20% выше, чем у обычной кирпичной печи, построенной в бане с прямым отводом дыма в трубу;
Высокая температура свода в колпаке обеспечивает нагрев засыпки до 400оС, камни никогда не будут холодными, даже при небольшой загрузке топки дровами.

Особенностью конструкции Кузнецова является то, что в процессе дожигания газов под сводом топки в верхней части колпака развивается очень высокая температура. Это способствует глубокому сжиганию газов, продуктов термолиза дров. На первый взгляд пустяк, но если кому-то придет в голову топить печь в бане сосновыми дровами или нарезанными чурками от деревянных шпал, ничего страшного не произойдет. Ничего, кроме постороннего запаха, не появится.

Кузнецов, разрабатывая в прошлом веке свою версию дровяной печи для бани, придумал интересное устройство, известное, как сухой шов. По сути, это вертикальная щель или зазор 1,5-2 см между стенкой и торцом перегородки, отделяющей пространство колпака от топки. Через верхнюю часть зазора горячие газы перетекают из топки в колпаковое пространство.

Через нижний край шва более холодные балластные газы, не поддерживающие горение, прямиком отправляются в дымоход, не отбирая драгоценное тепло у продуктов горения. Именно благодаря этому устройству печь Кузнецова получила широкое распространение, как наиболее экономичная для обогрева бани, жилых помещений, для сушки продуктов и выпечки хлеба.

Наиболее популярные модели

Наибольшее распространение получили следующие печи:

Отопительные, семейства ОИК.
Банные, семейства БИК.
Русские, семейства РТИК.
Печи-котлы семейства КИК.

ОИК

Печи ОИК различаются по форме, размеру и внешнему виду, но выполняют общую функцию – обогревают хорошо утепленный дом. Среди них встречаются и печи с лежанкой. Наиболее популярна модель ОИК-4, размером 156х91*200 см (длина, ширина и высота). При двух топках в сутки она выдает 4 кВт/ч тепла, что достаточно для отопления дома площадью 35–40 м?. Модель ОИК-5, это относительно небольшая печь с лежанкой. Размеры самой печи 100х70х200 см, размеры прилегающей к печи лежанки 180х70х50 см. Такая печь хуже подходит для отопления дома из-за меньшей мощности (3,5 кВт/ч), зато на ней гораздо теплей ночью, ведь лежанка хранит тепло 12–18 часов. Печь ОИК-5 будет полезна для людей со слабым здоровьем, живущих в небольших (30–40 м?) домах, потому что лежанка этой печи действует аналогично лежанке русской печи и благотворно влияет на все процессы, протекающие в организме.

БИК

БИК – печь Кузнецова

Печи БИК изготавливают в различных вариантах, от простых каменок, до устройств со встроенным котлом для нагрева воды. Встречаются даже банные печи с лежанкой. Модель БИК-2 почти квадратная (104х91х200 см), духовка для камней расположена сзади, а топка спереди (со стороны комнаты отдыха). Такая печь выдает 3 кВт/ч тепла, что вполне достаточно для парилки площадью 4 м?. Печь БИК-6, размером 195х78х200 см подходит для парной площадью 6–8 м? и выдает до 4,5 кВт/ч общей тепловой энергии.

РТИК

Печи РТИК выполнены по мотивам традиционных русских печей, разница лишь в том, что русские печи греют от топки и выше, а печи Кузнецова прогреваются с самого низа. Лежанка таких печей может быть установлена на любой высоте, в зависимости от пожеланий заказчика. Модель РТИК-1 – маленькая печь размером 117х117х200 см с лежанкой произвольного размера. Она хорошо подходит для отопления маленьких домов из-за небольшой отдаваемой мощности (2,5 кВт/ч). РТИК-5 – печь размером 130х169х200 см с небольшой полкой вместо лежанки, и мощностью 4,8 кВт/ч, поэтому ее можно использовать для отопления домов площадью 45–55 м?.

КИК

Печи Кузнецова КИК

Печи-котлы КИК применяют для систем водяного отопления больших домов. Они представляют собой колпаковую печь, в колпак которой помещен водяной регистр. Все модели котлов этого типа отличаются только площадью регистра и размером корпуса, но выполнены по одной и той же схеме. Размер самого слабого котла КИК18 130х90х160 см. При двух топках в сутки он обеспечивает 17 кВт/ч тепловой энергии, что достаточно для отопления дома площадью 150–170 м?. Более мощная модель КИК34 выдает 34 кВт/ч тепловой энергии, а размеры котла такие же, как и у КИК17, разница в том, что вместо одного регистра площадью 1,7 м? в одном куполе установлены два таких регистра.

Стоимость оригинальных печей Кузнецова

Оригинальные печи Кузнецова кладут только сам Игорь Викторович Кузнецов и печники – выпускники Русской Академии Знаний Умений Мастерства, в которой преподает Кузнецов. Они могут не только сложить печь по уже готовым порядовкам, но и оптимизировать ее к конкретным условиям. Поэтому их услуги обходятся очень дорого и составляют 200–300 рублей за один кирпич. Для кладки русской печи семейства РТИК необходимо 1300–1800 кирпичей, поэтому примерная стоимость работ составит 260–540 тысяч рублей. Стоимость зависит от региона, типа печи и других факторов, поэтому может оказаться как несколько ниже, так и заметно выше. Если же вы уговорите печника сложить печь по готовой порядовке, то его услуги обойдутся в 2–3 раза дешевле, но это будет стандартная печь, построенная без учета особенностей дома. Поэтому велика вероятность, что ее характеристики будут хуже, чем в описании порядовки.

Прямоточная отопительная печь

Это наиболее простая в обслуживании и дешевая в монтаже отопительная печь на дровах или другом твердом топливе. Дым из такой печи поднимается по дымоходу вертикально вверх, потому ее и называют прямоточной. Именно такое устройство имеет известная дровяная «русская печь». Такая простая конструкции имеет не только достоинства. Значительная часть тепла сразу же выходит через дымоход вместе с горячими продуктами горения, что снижает эффективность таких печей.

Прямоточные печи

Соответственно, на прогрев помещения прямоточной печью требуется много времени. Прогрев проходит поэтапно: сначала разогреваются стенки печи, потом – воздух в помещении. В такую печь может быть вмонтирована варочная поверхность что дает возможность готовить на них пищу.

Еще о кругленьких

Круглые печи теоретически вообще имеют массу преимуществ, только в доме не очень-то удобны. Однако немал спрос и на компактные передвижные печи, и вот тут предельно высокий КПД круглых многоколпаковок может оказаться решающим фактором, ведь при уменьшении размеров печи ее КПД резко падает из-за закона квадрата-куба.

Такие печи, разумеется, пришлось бы делать из металла. Это решает проблему чистки, печку можно выполнить разборной. Но выбор металлов, подходящих по соотношению теплоемкости и теплопроводности, крайне ограничен. Из недорогих – только чугун, но он тяжел и хрупок.

Однако есть металлический материал полегче и попрочнее с подобными свойствами. Это – продукция порошковой металлургии. Применительно к ножам-ножницам «порошковая дрянь» вполне оправдано, но для печи, в которой ничего не работает на сдвиг, порошковые детали могут оказаться находкой.

Вторая проблема, о которой уже говорилось – жаростойкая футеровка на своде первого колпака. Если удастся решить и ее, то, возможно, труды и старания Игоря Викторовича Кузнецова дадут плоды более обширные и весомые, чем сейчас кажется.

Ниже Вы можете поделиться своими мыслями и результатами с нашими читателями и постоянными посетителями.

Также можно задать вопросы автору*, он постарается на них ответить.

Основные элементы конструкции

Схема устройства колпаковой печи Кузнецова.

Топливное отделение, которое часто называют попросту топкой, представляет собой часть печи, в которую загружается топливо. Там же происходит процесс его сгорания. Что касается специфических характеристик топливного отделения, автор разработки рекомендует делать его не слишком большим по объему, поскольку только в этом случае возможно достижение максимальной температуры сгорания топлива, которая обеспечит минимальный объем отходов горения.

Емкость, расположенная над топкой, или колпак, представляет собой сопоставимое с ней по объему отделение печи, которое предназначено для циркуляции газов, получающихся в результате горения. При этом отверстие, предназначенное для их выхода, необходимо располагать в нижней части конструкции. Такое требование имеет под сбой сразу несколько обоснований, которые лежат в основе эффективности колпаковой печи.

Во-первых, такая специфическая форма расположения основных пространств в печи обеспечивает незамедлительное разделение продуктов горения сразу после их образования: в силу известного закона физики горячие газы направляются в верхнюю часть конструкции, благодаря чему во внутренней части колпака быстро достигается весьма высокая температура, которая поддерживается в течение длительного времени. Помимо этого, такая концентрация печных газов в колпаке приводит к тому, что твердые частицы, попавшие туда в результате воздействия направленного потока воздуха, полностью сгорают в условиях высокой температуры, обеспечивая тем самым минимальное количество отходов процесса горения. Дополнительным преимуществом указанного эффекта является то, что изнутри печь подвергается очень незначительным загрязнениям, поэтому, в отличие от традиционной печи, ее придется чистить гораздо реже.

Порядовка кладки печи: продольные (А-А, Б-Б) и поперечные (В-В, Г-Г) разрезы.

Более холодные печные газы, температура которых изначально была ниже, или те, которые успели остыть в процессе циркуляции, вследствие действия того же закона физики опустятся в нижнюю часть колпака. Именно там расположено отверстие, предназначенное для выхода газов, поэтому они будут устранены из печи и не будут снижать общую температуру, которая поддерживается внутри нее.

Таковы основные общие принципы, используемые при конструировании колпаковых печей Кузнецова, предназначенных для самых различных целей. Попытаемся теперь разобраться, чем будут отличаться печи, основной функцией которых является обогрев теплиц, и как обустроить их на практике.

Принцип функционирования кузнецовской печи

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. Такой принудительный метод прогревания корпуса печи характеризуется неравномерностью распределения тепла. Кроме того, он часто приводит к образованию трещин в стенках конструкции. При строительстве подобной печи, занимающей довольно много места в помещении, используется множество кирпичей.

Возникает вопрос и относительно наличия места для установки теплообменника. Это устройство теряет указанный производителем срок службы, если его разместить в самой топке. 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.

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

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.Схема работы колпаковой печи Кузнецова

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. В результате такого разделения горячие газы сразу же устремляются к своду колпака, а поток более низкой температуры направляется по сухому шву через щель в перегородке. Таким образом, за счет скопления под сводом горячих газов и наличия барьера в первый колпак воздух поступает только в необходимом количестве. 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.