Колпаковая печь своими руками

Особенности колпаковых печей

1. Отличительной чертой печей Кузнецова является изолированный от основной кладки топливник (камера сгорания) которая выполняется из шамотного кирпича. Это обусловлено высокой температурой внутри камеры, которая может достигать 1200°С. Неравномерное расширение шамотного кирпича и обычного керамического без устройства зазора между топочной камерой и стенкой неизбежно привело бы к растрескиванию печи. Пространство между топливником и стенкой обычно составляет 5 мм. В целях повышения теплоотдачи оно заполняется минеральным уплотнителем: асбесто— или минеральным картоном.
2. Второй особенностью коппаковой печи является наличие «сухого шва» — узкой (20—30 мм) щели в стенке топочной камеры, которая заполняется воздухопроницаемым минеральным материалом (минеральной или асбестовой ватой). Сухой шов предназначен для дополнительного притока воздуха в топочную камеру из внутреннего объема печи. Приток нагретого воздуха повышает температуру горения топлива и способствует более экономичному расходованию дров.
3. Еще одной особенностью колпаковой печи является расположение калориферов, водогрейных баков и духовок в объеме второго колпака. Такое расположение исключает непосредственный контакт труб или металлического корпуса дополнительного оборудования непосредственно с открытым пламенем или раскаленными газами. Температура во втором колпаке обычно не превышает 400°С, что вполне безопасно для металла.
4. Колпаковая печь имеет относительно короткий дымоход. Его задача – отведение продуктов горения, и только во вторую очередь создание тяги в печи.
5. КПД колпаковых печей некоторых моделей достигает 80% по сравнению с max. 60% для печей других конструкций. Благодаря небольшим размерам топочной камеры расход топлива очень экономичный. Он на 20—50% ниже, чем в печах с прямоточным отведением печных газов.

Общая характеристика печи

Расходные материалы:

• кирпич обожженный – 1200 штук;
• цемент фундамента – 500 кг;
• уголок 3×32×32 – 12 м;
• глина кладки – менее 1 куб.м,
• песчано-гравийная смесь (ПГС) – 1200 кг;
• щебень – 7 куб.м.

Узлы печи:

• кружало – каркас свода колпака, сварная конструкция из уголков удерживает кладку свода;
• рама перекидного рукава, сварная конструкция из уголков удерживает две порядовки кладки перекидного рукава.

Покупные изделия:

• дверцы – 3 штуки (зольника, чистки перекидного рукава, миникамина);
• дверца топливника (камера сгорания) – 1 штука (прозрачная);
• пластина (конфорка) топливника (чугун должен быть), но по факту вышла сталь с толщиной листа 8 мм;
• колосник (дно топливника с отверстиями);
• узел заслонки – вьюшка (закрытие дымохода трубы на 2/3).

При очередном заезде на дачу первая растопка печи начинается с прогрева трубы (мини-камин, расположен у основания трубы). Прогрев трубы длится 30-50 минут. Когда печь топится ежедневно, трубу прогревать не надо.

В основном в качестве дров использую березу. Каждую топку стараюсь завершать осиной, т.к. продукты ее горения очищают дымоходы. Во-вторых, осина при сгорании издает звуки мелких взрывов (треск дров). Пламя горения просматривается через прозрачное жаропрочное стекло дверцы топливника. Приятно засыпать в темноте комнаты, освещаемой пламенем и треском дров. Ночная сказка от всполохов пламени, особенно после бани. Крепкий сон, восстанавливает силы к новому дню – ночной санаторий.

Кладём колпаковую печь

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

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

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

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

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

Напомним, плавающей, она называется потому, что:

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

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

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

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

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

Весьма важно использовать в работе только материал, поименованный в спецификации к печи, а также указанный в порядовке. Конструкции подобных печей просчитаны и высокотехнологичны

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

Как строить конструкцию?

Порядовка двухколпаковой печи Кузнецова или Подгородникова выполняется в соответствии со схемой работы. Прежде чем предпринимать какие-либо меры по обустройству объекта, нужно изучить все основные моменты, которые содержат чертежи. Половина ошибок, которые имеет кирпичная конструкция в будущем, связана именно с неправильным воплощением проекта. После готовности фундамента приступают к процессу выкладки печи. Кирпичные ряды закладываются в строгой очередности, каждый последующий ряд измеряется строительным уровнем на наличие погрешностей в работе. Завершающим этапом работы является возведение дымоходной конструкции. После того как все элементы печи готовы, следует первый раз запустить устройство. Пробный запуск должен осуществляться не на полную мощь, поэтому не рекомендуется использовать большое количество топлива.

Достоинства рассматриваемой конструкции

Подобные печи характеризуются:

• длительными сроками эксплуатации;
• минимальными количествами сажи и копоти. Практически всё это сгорает до состояния золы;
• КПД подобных печей ≥ 80%;
• Технология кладки доступна даже начинающему печнику. Достаточно строго следовать порядовкам;
• Система имеющегося нагрева тела печи превосходит по эффективности аналогичную конструкцию у канальных печей;
• Простота обслуживания. Требует чистки значительно реже иных конструкций кирпичных печей;
• Может возводиться на объектах любого назначения (жилой дом, баня, офис, квартира и т.п.);
• В настоящее время существует свыше ста вариантов чертежей (порядовок) и схем двухколпаковых печей разной конфигурации, объёмов и назначения;
• Не требует специального расчёта тяги и высоты дымохода;
• Требуется минимальное время на растопку;
• Допустима установка значительных нагревательных элементов;
• Тело печи прогревается равномерно (верх/низ);
• Способна долго сохранять тепло.

Конструирование печи

На протяжении многих веков печь располагалась в центре избы, на ней готовили еду, обогревались и спали. Для этого надо было залезать на лежанку под потолком.

Теперь лежанку можно располагать на высоте сиденья дивана. Несмотря на давнюю известность такой простоты, как перекидной рукав между печью и трубой, в индивидуальном строительстве она не используется. Чтобы исправить эту досадную оплошность, а также в связи с необходимостью замены прогнившего пола, я занялся разработкой проекта колпаковой печи на бетонном фундаменте со стальным каркасом.

После разработки конструкторской документации (КД) стал искать печника. Провел много переговоров, но каждый предлагал изготовление уже освоенной им печи, на КД смотреть не желали. Тогда остановился на двух молодых людях, умеющих делать кирпичную кладку и сварку стальной арматуры. В течение лета изготовили фундамент печи, два месяца ушло на его выстаивание, и затем была завершена кладка всех элементов печи в соответствии с КД.

КД разработана по представленной схеме колпаковой печи. Данная схема известна, но в технической литературе я не нашел сведений о ее практическом исполнении (не было примеров порядовки кирпичной кладки).

Фундамент печи выполнен на слое щебенки, которой пришлось засыпать всю площадь комнаты (площадь, огражденную фундаментом). Это решение подсказало “озеро” воды после вскрытия прогнившего пола.

Отопительно-варочные колпаковые печи

Главное их достоинство – совмещение в одной приборе функций варочной печи и отопителя помещения. Благодаря тому, что наиболее разогретая зона расположена внутри печи готовить на ней комфортно. Не ощущается чрезмерного жара от стенок. Не происходит перегрева верхней части печи и создания под потолком зоны повышенной температуры. Конвекция воздуха в помещении происходит равномерно.

Хозяйки смогут оценить достоинство печи Кузнецова не только пользуясь плитой, но и духовкой. В ней никогда не произойдет обугливания блюда, так как температура в верхнем колпаке печи никогда не поднимается выше 400°С, даже при самой интенсивной топке. Обычно она держится на уровне 200— 250°С. Постоянная конвекция печных газов внутри колпака равномерно разогревает духовку со всех сторон, не перегревая одну из стенок или дно.

Порядовка отопительно-варочной печи:

Дополнения от автора

Поскольку к нам в редакцию продолжают обращаться читатели с просьбами уточнить некоторые детали построения печи, мы публикуем дополнения и еще несколько чертежей от автора, которыми он также решил поделиться.

Несмотря на представленное приложение к статье о колпаковой печи, остался без ответа простой вопрос:

1. Почему печь побелена?

Чтобы скрыть следы ремонта, который проводится летом, шпателем раскрываю трещины, образованные в швах между кирпичами. Возникновение трещин обусловлено интенсивной растопкой, когда в первые часы топки закладываем много дров. Осторожная умеренная растопка обязательна при запуске печи.

2. Раствор для ремонта, если нет сухой жаропрочной смеси – просеянная зола и цемент в дозах 1:1.

По содержанию поступивших вопросов и длительной эксплуатации (14 лет) внес изменения в эскизы печи. Изменения касаются 11 ряда порядовки кладки и того, что устанавливается на нее (плита), и выше (на 16-й ряд – кружало). Изменения представлены эскизами.

11-й ряд является верхним уровнем плиты, увеличена его ширина на пол кирпича (125 мм) и глубина на 65 мм, что увеличит теплоотдачу и полезную (рабочую) поверхность. При этом 13 кирпичей подлежат доработке. Чугунная плита оригинальная, в продаже отсутствует, надо размещать заказ изготовления отливки.

Традиционные конфорки со съемными кольцами заменены тонкой стенкой толщиной 4 мм, что предотвратит загрязнение дымом устанавливаемой посуды. Плоскость плиты должна совпадать с кирпичной кладкой. В кирпичах предварительно выполняются вырезы высотой 22 мм (высота шва и плиты).

Кружало устанавливается на 16-й ряд кирпичной кладки без раствора. Шнуры и прокладки при растопке печи сгорят, зазор теплового удлинения кружала останется. Внутреннюю поверхность кружала до установки следует проверить на шероховатость. Плоскость должна быть гладкой: в состоянии поставки холодно-катанного проката с промасленной поверхностью.

После выставления кружало обкладывается клиновыми шамотными кирпичами в три полукольца. Полукольца укладывать в два приема с интервалом не менее суток. Данное правило целесообразно использовать и при выполнении остальных порядовок печи. После укладки 4-х порядовок нужно сделать суточный перерыв под затвердевание раствора швов.

Торцевые стенки колпака завершают изготовление печи. Здесь кирпичи ставим на ребро, чем достигается min толщина стенки – 65 мм, чтобы иметь в кирпичной кладке две поверхности быстрой отдачи тепла. Данное качество полезно для быстрого прогрева комнаты после длительного отсутствия хозяев.

Практические шаги

В настоящей статье мы затронем только основы практической кладки. Помочь разобраться в вопросе более детально позволит знакомство с видео, которые в избытке имеются в интернете.

Например, здесь:

Если вы хотите разобраться в вопросе всесторонне и приступить к работе «во всеоружии», рекомендуем приобрести какой-либо учебник по кладке печей. Например, Симаков В.Г. «Печи, камины, барбекю». Москва, ЭКСМО, 2011 год.

На сайте И.В.Кузнецова, в разделе колпаковые печи, чертежи (именуемые порядовками) на печи любого назначения, мощности и комплектации доступны для ознакомления и скачивания без ограничений.

Материалы

Если вы планируете класть печь по одному из существующих проектов, то вам следует получить на неё два документа: спецификацию, в которой перечислены все необходимые материалы в варианте: название материала / марка/ потребное количество/ средняя цена на рынке. Последний пункт требуется уточнять на дату принятия решения о кладке печи.

Как правило, независимо от выбранного варианта будущей колпаковой печи, для её возведения потребуется приобрести:

• Мастику огнеупорную (специальная сухая смесь для кладки шамотного кирпича);
• Огнеупорный кирпич (шамотный);
• Керамический одинарный полнотелый кирпич (от М150 и выше);
• Материалы для приготовления кладочных растворов: цемент, глина, песок;
• Фанера многослойная листовая для опалубки;
• Лист стальной для пола перед топочной дверцей;
• Арматура и армирующая проволока;
• Уголок стальной;
• Брус строганый деревянный;
• Печная фурнитура (задвижки, дверки, вьюшки);
• Фольга металлизированная;
• Варочная панель (если плита отопительно-варочная);
• Решётка колосниковая.

Инструмент

Чтобы иметь возможность выполнить любую технологическую операцию в процессе изготовления кирпичной колпаковой печи мастеру потребуется:

• Электродрель со специальной насадкой, либо миксер строительный;
• Пила дисковая;
• Болгарка ;
• Кусачки и плоскогубцы;
• Кельмы (мастерок);
• Лопата совковая;
• Уровень (лучше лазерный).

У профессионального печника этот перечень значительно длиннее. Здесь перечислен только основной инструмент.

В идеале кладкой печи следует озаботиться на стадии строительства дома. Это гораздо проще, дешевле и эффективнее.

Однако современные технологии позволяют вписать печь в готовый дом. Подобная работа требует больше времени и расходов, а также проведения дополнительных расчётов.

В заключение настоящей статьи предлагаем вам фотоотчёт о кладке двухколпаковой отопительно-варочной печи Кузнецова. С приложением порядовок и вертикальных разрезов.

Удачной работы!

Схема колпаковой печи Кузнецова

Принцип действия устройств Кузнецова учитывает естественные свойства горячего воздуха и, выделяющихся при сгорании топлива, газов. Конструкция кирпичной печки отличается тем, что дым удерживается внутри самой печи. Для этого оборудуется так называемый колпак — топочная камера, представляющая собой закрытый купол, куда поднимается наиболее раскаленный воздух, вытесняя остывающий через нижний боковой отвод.

Фото 1. Схема колпаковой печи Кузнецова, показаны особенности движения газовых потоков в устройстве.

Вентиляционное отверстие под днищем топки обеспечивает постоянный приток холодного воздуха. Из-за того, что раскаленный воздух удерживается в печке как можно дольше, эффективность теплоотдачи увеличивается в три раза по сравнению с другими подобными устройствами.

Добиться таких результатов конструкторы пытались и в случае традиционных печей — для этого разработаны модели с системой дымоходных каналов. В них горячий воздух также задерживается внутри устройства, но удлинение дымохода естественным образом ухудшает вытяжку, поэтому эффективность обогрева вырастает ненамного.

В случае устройств Кузнецова тяга не нарушается, а горячий воздух удерживается не за счет увеличения длины канала. Это происходит благодаря естественным свойствам раскалённых газов подниматься и вытеснять более холодные. Размеры такого типа печи могут варьироваться в зависимости от необходимой мощности и площади помещения, которое требуется отапливать. Модели с одним колпаком обычно компактны и подойдут для обустройства небольшого дачного домика.

Опубликовано 02.06.2020 Обновлено 13.06.2020 Пользователем admin