Как своими руками сделать колпаковую печь

В первой части серии «Кирпичная печь своими руками» мы рассмотрели основные виды печей, их особенности, а также устройство простейшей печи. Во второй части был приведён список необходимых инструментов для работы по кладке печи, рекомендации по правильному выбору места для печи в доме и возведению фундамента под печь. В третьей части был пошагово описан процесс кладки печи.

Знакомство

Мне повезло. О них я услышал достаточно поздно. Лет семь назад. Узнав, сильно удивился. Просто я сразу вспомнил первоисточник. И сильно порадовался за развитие печной терминологии.

Позже мне довелось ломать несколько печей Кузнецова. Примерно пять или шесть. Они не были старыми. Они были очень дорогими и бестолковыми. Хозяева просили поставить что-то традиционное.

Потом я пристальней присмотрелся к его рекламной политике и отдельным адептам. Например, КПД русской печи указывают 30%. Печам Кузнецова приписывают 87%-90% (пару раз встречал и смелый номерок 95%). Очень красивые цифры. Одно НО: человек, у которого Кузнецов позаимствовал основную массу своих тезисов, в 1940 годы измерял КПД русской печи. Оказалось, оно составляет порядка 60-64%. Это первая неприятная картинка. Вранье уже как-то настораживает.

Особенности конструкции

Классическая шведская печь, изображенная на схеме в разрезе, состоит из следующих элементов:

  • топливник и расположенная под ним зольная камера;
  • чугунная варочная поверхность;
  • духовой шкаф, устанавливаемый на одном уровне с колосниками;
  • над плитой устроена ниша для сушки вещей, при желании может разделяться на несколько малых отсеков – печурок;
  • система вертикальных каналов (дымооборотов) занимает всю заднюю часть отопителя.

Есть 2 непременных атрибута, по которым шведку можно безошибочно отличить от других конструкций, встречающихся в интернете и технической литературе. Во-первых, эта печь не бывает без духовки, а во-вторых, всегда имеет в задней части сеть из 3 дымооборотов.

Традиционная печь-шведка работает так: при горении дров в топке инфракрасное тепло от пламени передается варочной плите, а от нее – воздуху помещения. Другая часть теплоты вместе с продуктами горения, пройдя вертикальную перегородку, омывает корпус духового шкафа, а затем через проход в нижней части устремляется в канальную систему. Там дымовые газы делают 3 оборота, нагревая сплошную кирпичную кладку задней стенки, и выбрасываются наружу через дымоход.

Порядовка: рядов и печка-плита готова!

Перед началом кладки печки с плитой уложите два слоя войлока или асбеста, прикройте их кровельной сталью и прибейте.

ВАЖНО! Предварительно асбест и войлок должны быть предварительно вымочены в глиняном растворе.

1-й ряд. Выложите ряд по вычерченному прямоугольнику, сверяясь с порядовкой. Рекомендуется использовать целый кирпич, однако допускается, чтобы середина была заполнена половинками.

2-й. Выкладывается исключительно из цельного кирпича. Важный момент: соблюдение перевязки швов между рядами является обязательным условием качественной кладки. Как класть, указано в порядовке на рисунке.

3-й. На этом этапе оставляется место, где будет скапливаться зола и сажа. Здесь же монтируется прочистная дверца.

4-й. По задней части ряда оставляется место или специальное отверстие для присоединения в дальнейшем дымохода. После этого кирпич ставят на ребро так, чтобы получилось что-то наподобие перегородки. Обратите внимание! Между кирпичом, стоящим на ребре и кладкой внутри печки оставляется расстояние 130 мм для канала, по которому пойдут горячие газы из-под духовки. Тут же идет закладка такого важного элемента, как поддувало.

5-й. При кладке этого ряда следует перекрыть дверку чистки. Обратите внимание, что в это ряду уже нет необходимости ставить перегородку, так как поставленный на ребро в прошлом ряду кирпич перекрывает расстояние, которое соответствует двум рядам кладки плашмя. На этом этапе оставляется пространство для монтажа стальной или чугунной духовки, рекомендуемые размеры которой составляют 350х350х450 мм. Духовка должна отступать от стенки кладки примерно на 100 мм.

6-й. Первым делом по намеченным линиям устанавливается духовой шкаф на нетолстом слое глинистого раствора. После этого выполняется кладка в соответствии со схемой, указанной в порядовке. Чтобы у вас образовались два канала, как на рисунке, необходимо ставить кирпич вертикально, тогда его хватает на 4 ряда кладки плашмя. Но если высоты кирпича по каким-то причинам не хватило, можно добавить кусочек кирпича нужного размера. На этом ряду большое поддувало следует уменьшить в зависимости от габаритов колосниковой решетки.

7-й. Это уровень, на котором устанавливаются колосники. Кирпичи, которые примыкают к решетке, стесывают. Это нужно сделать, чтобы дрова или угли скатывались на решетку. Распространенная проблема летних печей-плит сводится к тому, что прогорела духовка со стороны топливника. Чтобы потом не ломать голову, как ее заменить, рекомендуем сразу предотвратить возможную неприятность. Для этого выложите вплотную к духовке кирпичную стенку на глиняном растворе.

8-й. На этом ряду осуществляется монтаж дверцы топливника. Расстояние от стенок до этой дверцы составляет 520 мм и 260 мм.

9-й. Кладется аналогично 8-му ряду, разница между ними заключается лишь в перевязке швов.

10-й. Внимательно сверяйтесь с рисунком порядовки, выкладывая этот ряд. Необходимо перекрыть канал за задней стенкой духового шкафа, оставив только канал сбоку. Перекрытие канала происходит за счет установки целого кирпича и ¾. Обратите внимание, что перегородка между топочной камерой и духовым шкафом приподнимается так, чтобы она оказалась на 10-15 мм выше духовки. Обязательно стоит стесать на конус ребро перегородки со стороны топочной камеры, причем лучше всего это сделать с небольшими закруглениями. Это поможет газам быстрее передвигаться из топливника под настил из чугуна.

Читайте также:  Особенности кладки печи с камином своими руками

11-й. Выкладывая этот ряд, не ленитесь как можно чаще проверять себя с помощью уровня. Здесь вы создаете основу, на которую будет ложиться чугунный настил. На этом ряду перекрываются топочные дверцы, а также дверцы духового шкафа. Здесь же устанавливается обвязка с опорой кляммеров на 10-й ряд. После выкладывания последнего кирпича этого ряда, у вас останется только один вертикальный канал. Верхнюю поверхность духовки смажьте глиняным раствором, причем толщина слоя должна составлять 10-15 мм, чтобы не допустить быстрого прогорания.

12-й. Завершающий ряд не выкладывают, а лишь создают чугунный настил на тоненьком глиняном слое. Сделать это нужно так, чтобы одна из конфорок обязательно находилась над топкой. Вот и все: вы закончили класть печь с варочной поверхностью и духовым шкафом своими руками!

Видео руководство

Суть работы таких систем достаточно проста: горячий газ циркулирует не при воздействии вытяжной трубы, а из-за тяжести газов. Иными словами, если соответствовать простейшим физическим законам, горячие газы, имеющие меньший вес, собираются под сводом колпака, в то время как холодные (а, следовательно, и тяжелые) остаются снизу. В связи с взаимодействием этих газов внутри колпака образуется «зона» турбулентности, благодаря чему стенки конструкции эффективнее впитывают тепловую энергию. Собственно, газ здесь и является основным переносчиком тепла.

Дабы закрепить знания об этой печи, а также подчеркнуть ее особенность, ниже мы привели ее отличительные черты.

  1. Полифункциональность, внушительный показатель эффективности.
  2. Довольно высокий КПД.
  3. Приятная «внешность», эстетичность.
  4. Простота в эксплуатации, отсутствие необходимости в регулярной чистке каналов.
  5. Долговечность.

Большинство владельцев печей, равно как и опытных профессионалов, убеждено: печь колпакового типа по праву считается одним из качественнейших и эффективнейших отопительных приборов, которые когда-либо создавались.

Ну что ж, с конструктивными особенностями мы разобрались, теперь – непосредственно к строительному процессу!

Видео руководство

Принцип работы

В основе работы колпаковых печей Кузнецова лежит принцип свободного прохода газов. Любая традиционная печка гудит во время топки, так как в ней образуются значительные завихрения. Вихри не приносят проблем, но существенно снижают КПД отопительного прибора. Для традиционных печек этот показатель редко превышает 60%. Горячие завихрения воздуха выходят в дымоход, не успев отдать необходимое тепло печке, либо быстро остывают, осаждаясь сажей и образуя много дыма.

Важно! В «кузнецовках» завихрения практически не образуются. Дымовые газы почти сразу отдают свое тепло печи, а та — в помещение. В этом и заключается основное отличие «кузнецовок» от традиционных печек.

Схема работы

Наружный воздух поступает в топку через поддувало. В одноколпаковых конструкциях топка снабжается специальным соплом, образующим своеобразную газовую вьюшку. В двухколпаковых присутствует тяга со стороны второго колпака, поэтому вьюшка становится неустойчивой. Сначала сгорают наиболее легкие фракции твердого топлива, после чего печь переходит в режим, близкий к пиролизному. Догорание пиролизных газов осуществляется под сводом колпака.

Колпаковая конструкция сделала печь саморегулирующейся. Колпак не позволяет пиролизным газам расширяться вверх, и если топливо чрезмерно разгорается, расширение происходит вниз. В результате снижается тяга, и горение становится слабее. При ослабевании горения топлива наблюдается обратный процесс.

После полного прогорания топлива, когда идет дотлевание углей, колпаки печи начинают работать как теплоприемники. Собранные таким образом газы не уходят в дымоход, как в голландских или шведских печах, а остаются под колпаками до тех пор, пока не передадут тепло кирпичу. Колпаковые печи Кузнецова редко требуют закрывания вьюшки, как канальные конструкции, поскольку риск, что тепло уйдет в дымоход, минимален.

Печь Кузнецова и ее особенности

Кузнецов стремился к одному — добиться максимальной производительности, эффективности и экономичности в работе своей печи. Каждое устройство, которое было им внедрено, отличалось улучшенными возможностями — теплосбережением, продуктивностью, оборудованием и конструктивными особенностями. Причем в изготовлении таких печей нет ничего сверхъестественного. Все гениальное — просто, поэтому вполне возможно соорудить печь Кузнецова чертежи, устройство и основные правила должны быть изучены досконально.

Все печи Кузнецова отличаются повышенным КПД. Этого удалось добиться благодаря абсолютно новой и уникальной разработке. В печи очень точно продумано движения газов, горячий воздух не расходуется понапрасну и не греет улицу, а холодный через специальную систему уходит в дымоход. Такие печи принято называть колпаковыми из-за особенностей конструкции, которые мы вкратце рассмотрим.

Необходимо выделить следующие особенности:

  • не выделяется много сажи;
  • высокий уровень полезного действия;
  • экономичность;
  • разнообразие типов;
  • высокий показатель теплоотдачи;
  • долговечность продукции.

Люди выбирают данные печи, поскольку они подходят для установки нагревательных элементов. Учитывается простота эксплуатации, надежность конструкции. Нагрев воздуха осуществляется постепенно и равномерно.

Печи Кузнецова более эффективны для отопления, чем обычные канальные модели

Печь Кузнецова и ее особенности

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.

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.

Читайте также:  Как сделать печь-голландку своими руками?

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.

Схема строительства печи Кузнецова своими руками

Построить хорошую печь из кирпича довольно сложно, для этого нужно обладать умением. Мастерство всегда передавалось из поколения в поколение, и одним таким известным печником является И.В. Кузнецов. Он использовал специально разработаный принцип строительства печей.

Устройство печи Кузнецова

В большинстве моделей, которые были придуманы ранее, горячие газы всегда двигались по каналам. Во время их движения конструкция нагревалась, а затем сама остывала. Это движение газов образовывала тяга.

При этом корпус прогревался неравномерно, что в итоге приводило к трещинам. Теплообменник помещался в топку, потому что больше для него места не было. Там он напрямую контактировал с огнем и его срок службы быстро иссякал.

Кузнецов использовал для своей модели совсем другой принцип движения газа. Печь имеет колпаки, перевернутые вверх дном. Колпаки можно крепить друг над другом и связать между собой сухим швом, в результате чего по ним начинает проходить газ от одного колпака к другому. Именно из-за этого принципа работы печь Кузнецова еще называют колпаковой.

Совершенствовать свои конструкции И.В. Кузнецов начал в 1962 году, и вокруг него собралось большое количество единомышленников. Многие дачники также хотят создать печь Кузнецова своими руками. Скажем сразу, построить колпаковую печь Кузнецова своими руками можно, но вот многие потаенные секреты единомышленники мастера раскрывать не стали, а, может, их просто и нет.

Стоит отметить, что, благодаря принципу работы печи Кузнецова, есть возможность не только создать отдельное отопление в доме, но еще и получить подачу горячей воды. Для этого колпак с задней стороны необходимо оборудовать стальным теплообменом.

Преимущества колпаковой печи Кузнецова:

  • Дымные газы расслаиваются по всей конструкции одинаково после топочной камеры.
  • В одной постройке может быть не один, а несколько колпаков. Они помогут достичь больше тепла.
  • Колпак находится около топки и в него попадают все угарные газы. Поэтому зола, угарный газ и летучий углеводород, которые в других печах выходят через дымоход, в данном случае догорают под колпаком. Это позволит увеличить теплоотдачу и минимизировать выработку сажи.
  • С помощью своей конвекции все продукты, образующиеся в результате горения, не могут выбраться из печи, поэтому отдают ей свое тепло.
  • Теплообменник в этой постройке находится в колпаке или снаружи топочной камеры, поэтому он не влияет на температуру огня и не может снизить КПД.
  • Порядок строительства печи

    После проведения необходимых расчетов и промеров в помещении, где будет установлена печь, делается расчистка пространства и отрывается котлован под фундамент.

    Фундамент печи может закладываться во время возведения общего фундамента постройки, а может устраиваться как отдельное сооружение. Согласно правилам устройства фундаментов печей, его глубина должна обеспечивать прочность постройки, это означает, что он должен быть глубже точки промерзания грунта на 15-20 см. Рекомендуется делать фундамент на 15-20 см больше чем наружные размеры кладки первого ряда. Для массивной банной печи заливку рекомендуется делать монолитной с армированием.

    После того как фундамент приобретет необходимую прочность и устойчивость, на 15-18 сутки после заливки рекомендуется проверить горизонталь верхней плоскости. Если отклонение незначительное и его можно выровнять раствором при кладке первого ряда кирпичей, то можно устраивать слой гидроизоляции и приступать к кладке первого ряда. В качестве гидроизоляции рекомендуется использовать толь или рубероид, предварительно обработав верхнюю поверхность бетонной заливки битумным составом.

    Порядовые схемы кладки печи

    Опытные печники рекомендуют начинать кладку не с первого ряда, а с нулевого. Этот прием позволяет убрать недостатки неровного фундамента, кроме этого, нулевой ряд дает возможность укрепить конструкцию связкой на цементном растворе.

    Первый ряд печи Кузнецова для бани делается полным, кладка кирпича делается согласно схеме, размер швов должен быть не больше 5 мм. Первый ряд выполняется из обычного полнотелого керамического кирпича М150 стандартных размеров. Стоит отметить, что все печи Кузнецова рассчитаны на кладку кирпичом стандартных размеров. Исключением выступают фигурные кирпичи, применяемые для декоративной отделки углов, карнизов и декоративных выступов. Шамотный кирпич при работе придется часто подгонять под размер, поэтому о станке для резки кирпича необходимо позаботиться заранее.

    При кладке в порядовом плане печи Кузнецова для бани часто будут встречаться отметки о контрольных размерах или контрольных точках. При этом данные будут для красного кирпича и для шамотного существенно отличаться. Ошибки в этом нет, просто при нагревании огнеупорный кирпич и керамический красный имеют разные коэффициенты линейного расширения. И чтобы печь буквально не раздавило, делаются зазоры между шамотным и наружным кирпичом.

    Порядок строительства печи

    Для кладки топки и колпака, там где будет максимальная температура используется огнеупорный шамотный кирпич ШБ-8 или Ш-5. Размеры первого 250х123х65мм, второй имеет несколько другие размеры – 230х114х40мм.

    Второй ряд формирует поддувало и воздушный мешок, в котором будет начинаться нагрев воздуха. Для удобства чистки здесь устанавливается дверки. В дальнейшем, для надежной фиксации используется стальная проволока, которая продевается в отверстия металлической фурнитуры.

    Поверх третьего ряда делается армирование металлической полосой. Для удобства она фиксируется в угловых блоках на дюбеля.

    Читайте также:  Что такое твердотопливные котлы?

    Третий ряд повторяет очертания второго.

    Четвертый ряд делает основу для устройства топки и одновременно формирует свод поддувала.

    На пятом ряду над поддувалом устанавливают колосниковую решетку и делается обвязка дна шамотным кирпичом. Между шамотными стенками топки и наружной кладкой из красного кирпича делается зазор 5-7 мм и заполняется базальтовой ватой или базальтовым картоном.

    Шестой и седьмой ряды выводят стенки топки. При этом на седьмом ряду делается сухой шов для отвода холодных газов во второй колпак.

    Девятый ряд фиксирует свод над дверцами топки.

    Десятый ряд повторяет девятый.

    На одиннадцатом ряду начинается формирование свода топки.

    Двенадцатый ряд устанавливает поперечные шамотные кирпичи – они будут служить катализатором для розжига простых газов.

    Тринадцатый ряд повторяет двенадцатый с той разницей, что в нем не устанавливаются шамотные поперечные кирпичи, а просто выводятся стенки топки и наружные стенки печи. Еще одной особенностью этого ряда выступает начало формирования второго канала во второй колпак.

    Четырнадцатый и пятнадцатый ряд поднимают стенки камер колпаков.

    Порядок строительства печи

    Шестнадцатый ряд начинает формировать свод топочной камеры с колпаком, это предпоследний ряд, где будет использоваться шамотный огнеупор.

    Семнадцатый ряд закрывает свод топки и свод камеры второго колпака.

    Восемнадцатый ряд полностью закрывает свод колпака второй камеры и делает свод над топкой из красного кирпича. Здесь необходимо быть особенно внимательным – между сводом из шамотного кирпича и сводом из красного должен быть зазор в 1-1,5 см.

    С девятнадцатого ряда начинается возведение каналов дымохода, здесь устанавливаются смотровые люки.

    Двадцать первый – двадцать восьмой ряд практически идентичны, с той лишь разницей, что начиная с двадцать второго начинается формирование прямого дымохода наружу здания.

    Двадцать девятый ряд делает предварительную обвязку конструкции, а тридцатый делает окончательную. С тридцать первого ряда идет возведение дымохода.

    Типы отопительных щитков

    Конструкцию классифицируют по разным признакам.

    Типы отопительных щитков

    По толщине стенок:

    Типы отопительных щитков
    • в полкирпича (толстые стенки, оптимальный вариант в том случае, если планируется регулярная долгая работа плиты, а также как защита от потенциального возгорания);
    • в четверть кирпича (тонкие стенки, которые быстрее нагреваются, но при этом быстрее остывают, при этом кладка в этом варианте требует более тщательного соблюдения правил пожарной безопасности, а также укладки щитка на гидроизолированный фундамент и непременного оснащения печи металлическим кожухом).
    Типы отопительных щитков

    По конструктивным особенностям и особенностям монтажа:

    Типы отопительных щитков

    колпакового типа – одна или две кирпичные поверхности, соединенные каналами. В каждом колпаке вход и выход дымохода ставятся ниже его верхней плоскости. Причина в том, что горячий воздух стремится вверх, так что, нагревшись и попав в колпак, он останется в нем вплоть до момента остывания, а затем, будучи вытеснен более горячим газом, уйдет выше по дымовыводящей трубе.

    Типы отопительных щитков

    В этом смысле двухколпаковый отопительный щиток выгоднее – он заберет у печных газов тепла больше, чем конструкция с одним колпаком.

    Типы отопительных щитков

    канального типа – предполагает установку виткового дымоходного канала, который имеет одинаковый диаметр на всех участках трубы. Такой дымоход может быть вертикальным или горизонтальным, но, в любом случае, в нем устанавливаются перегородки. Также этот тип предполагает установку перемычек – летом они препятствуют ненужному нагреву всей поверхности, сосредотачивая тепло исключительно на плите.

    Типы отопительных щитков

    Важно! Монтировать перемычки не нужно в том случае, если отопительный щиток канального типа «прилагается» к камину, поскольку главная задача камина – нагрев помещения.

    Типы отопительных щитков

    По конфигурации:

    Типы отопительных щитков
    • прямая – наиболее распространенная форма щитка;
    • угловая – встречается реже, зато экономит место в помещении и дает больше тепла благодаря большей площади.
    Типы отопительных щитков

    Важно! Для того чтобы разделить кухонные заботы и отопительный вопрос, специалисты рекомендуют оборудовать щиток топочной камерой.

    Основа основ

    Большинство преимуществ печей Кузнецова дает принцип свободного прохода газов. Поясним опять на примере.

    Если каналы достаточно длинные и узкие, то на первый взгляд ничего тут страшного нет: вихри, пока доберутся до трубы, рассеются, остывая, и все равно отдадут свою энергию телу печи, а оно – в помещение. Но на деле проявляются нюансы, о которых будет сказано далее в тексте. Из-за них КПД канальной печи свыше 60% – исключительная редкость.

    В канальной печи, пока она топится, мечется огромный поток энергии, и на отопление или подогрев воды можно, не нарушая ее работы, взять лишь небольшую ее часть. Такая печь в чем-то похожа на ядерный реактор. Не пугайтесь, только по синергетике, т.е. по путям циркуляции энергии в ней. В ядерный реактор приходится закладывать топлива в десятки раз больше, чем необходимо для обеспечения проектного энерговыхода.

    Основа основ

    А вот кузнецовки (о подробностях ниже) по синергетике уже ближе к термоядерным реакторам будущего. «Термояд» звучит страшновато, но это только по ассоциации с водородной бомбой. На самом деле теромядерные реакторы вполне безопасны.

    Почему? Потому, что в них вырабатывается энергии ровно столько, сколько должно уйти потребителю, а технологический запас по мощности для разреженной плазмы нужен мизерный. Если вдруг камера токамака или стелларатора внезапно полностью разрушится, плазма полностью высветится (тяжелых-то атомов в ней нет) и остынет, прежде чем дойдет до стен помещения. Ремонтники выругаются – то ли дело в дежурке лясы точить – но уже через 5 мин. смогут притупить к ликвидации без защитных средств.

    Так что же общего у печей Кузнецова с термоядерными реакторами? То, что энергия дымовых газов благодаря принципу свободного прохода не прокручивается много раз в потоке, пока не протолкнется в тело печи, а пропитывает его сразу же. И деться ей оттуда теперь некуда, кроме как в помещение и/или водогрейный регистр.