Колпаковая печь: принцип работы и пошаговая инструкция по изготовлению

Что следует учитывать во время строительства

Сухой шов, которым топка соединяется с колпаком, нужен для координации конвекционных потоков, присутствующих в обеих камерах. Горючий газ с высоким содержанием водяного пара засасывается в топливник для повторного сжигания, что улучшает тепловые показатели работы печи и способствует появлению турбулентности в её атмосфере.

Топливная камера заполняется воздухом не только из поддувала, но и по каналам, расположенным в стенках печи. Благодаря этому под сводом колпака присутствует дополнительное количество кислорода (вторичного воздуха), необходимое для дожигания пиролизных газов. В случае использования одной только колосниковой решётки полного сжигания достичь не удастся, поскольку весь кислород будет выгорать в верхней части пламени.

https://www.youtube.com/watch?v=

Столбики катализатора устанавливаются только из шамотного кирпича, поскольку размещаются выше топки — в зоне высокой температуры. Разогреваясь докрасна, они дожигают всё, что поднимается под купол.

Учитывая некоторые особенности строительства колпаковой печи, хочется дать несколько простых советов.

1. Топочная камера не должна быть частью купола. Вся соль конструкции Кузнецова в том, что дрова должны гореть в небольшой камере — так будет намного проще создать высокую температуру, необходимую для завершения процессов пиролиза. Если же объединить топку и колпак в одном пространстве, то получится самая обычная русская печь, которая к тому же ещё и будет дымить из-за плохой тяги.
2. Обжиг печи начинают с щепок, добавляя топливо небольшими порциями в течение нескольких часов.
3. Из-за различных коэффициентов температурной деформации шамотная топка может разорвать внешний короб из красного кирпича, поэтому в местах взаимного примыкания обязательно нужны деформационные зазоры.
4. Для усиления кладки в продольные швы укладывают отрезки стальной проволоки. Необязательно выполнять перевязку постоянно — достаточно усилить каждый второй или третий шов.
5. Опытные печники не рекомендуют замачивать кирпич перед укладкой.

Напоследок заметим, что вносить какие-либо изменения в описанную конструкцию можно только в том случае, если вы хорошо разбираетесь в процессах, протекающих в колпаковых печах и уверены в правильности переделок. В противном случае эксплуатация «усовершенствованного» отопительного прибора может быть не только малоэффективной, но и небезопасной.

Виды и плюсы колпаковых печек

Плюсы печей заключаются в:

• экономичности;
• длительном сохранении тепла;
• малом образовании сажи;
• отсутствия частых чисток;
• возможность выбора форм и дизайна.

По функциям их можно разделить на следующие группы:

1. Печи отопительные. Основной задачей таких печек является обогрев помещений.
2. Варочные печи. Их используют для приготовления еды. Сюда же относятся хлебные плиты и печи, которые приспособлены под казан.
3. Банные печки.
4. Камины.
5. Барбекю и грили.
6. Комплексы и конструкции комбинированного типа.

Самыми распространёнными являются варочно-отопительные печи Кузнецова. Они способны не только согреть дом, но и еда на них получается изумительно вкусной.

Существует немало разновидностей колпаковых печей, они отличаются по размерам, функциональности и стилям. Несмотря на это, принцип по которому строятся данные печи не меняется никогда.

Колпаковые печи можно возводить практически в любых помещениях. Это может быть квартира, жилой дом, хозяйственная постройка или же баня. Например, для бани колпаковая печь станет идеальной заменой обычной стандартной печки.

Построив данную печь для бани, можно решить сразу несколько проблем. Эта конструкция способна обогреть несколько помещений: мойку и парилку, а также комнату для отдыха. Помимо всего, на печи очень удобно разогревать воду, создавая параллельно пар в необходимом количестве.

В доме можно оборудовать двухколпаковое отопление при помощи печи, данная установка является очень функциональной. Прежде чем возводить такую конструкцию, необходимо тщательно проработать проект. Систему, которая сжигает сырьевое топливо нужно организовать самым оптимальным способом. В печи необходимо всегда поддерживать правильную температуру, иначе газы, которые образуются после горения могут трансформироваться во вредоносные отходы сажи и смолы.

Возведение колпаковой печи

Перед постройкой печи Кузнецова своими руками, необходимо знать некоторые правила:

1. Не на всех схемах заметно, что внутренняя кладка огнеупорного кирпича должна производиться на ребро. Керамический кирпич кладётся по усмотрению.
2. Связку кирпичей проволокой необходимо делать через каждые 2-3 ряда.
3. Производить первую растопку на минимальных температурах. Постепенно увеличивать жар.
4. Обработка наружного кирпича огнеупорным составом желательна, но не обязательна.
5. Каждый металлический элемент печи должен устанавливаться с учётом возможного расширения при больших температурах.
6. До начала кирпичной кладки, нужно проверить кирпич на наличие трещин, сколов и различных других дефектов.
7. Основание печи делается отдельно от фундамента здания.
8. 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:

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.

Механизм работы

Основные две характерные черты печей длительного горения — эффективная работа и продуктивность. Иначе говоря, коэффициент полезного действия функционирования устройства достигает высоких отметок. Отличия от других печей проявляются в совершенно другой газовой системе, которая продумана более грамотно и рационально.

Теплый воздух дольше остается в печи, тем самым обогрев помещения длится больший промежуток времени. Холодные потоки воздуха, наоборот, высвобождаются через дымоход. Свое название отопительные кирпичные колпаковые печи получили за счет того, что нижняя часть устройства и очаг объединяются одним колпаком, который разделяет воздух. Горячий газ поднимается под колпак, тем самым задерживается там и концентрирует тепло.

Схема кладки колпаковой печи намного проще разработана, нежели канальная, поэтому даже у начинающих мастеров редко возникают проблемы с работами

Принцип работы и отличия от других систем отопления

В основе лежит принцип свободного движения газов. Для циркуляции воздуха в обычной печи необходимо воздействие внешней энергии, то есть, создания принудительной тяги в трубе. Когда газы находятся в замкнутом пространстве, при наличии постоянного источника тепла, они под собственной тяжестью разделяются – холодные оседают вниз, горячие поднимаются наверх.

При этом в области высоких температур давление растет, а там, где холодно – падает и вырабатывается энергия. Выходит, турбулентное движение возникает автоматически благодаря законам физики. Это значит, что если грамотно направить конвекционные потоки, то тепловая энергия будет переноситься самими массами газа.

При электрической подаче тепла тяговой трубы не требуется. Если печь отапливается дровами, то неизменно продукт горения должен выходить наружу. Благодаря хитрой конструкции, он скапливается на последней стадии своего пути, оказываясь как будто под колпаком. Там он снова перегорает, до конца отдавая своё тепло, и затем уже в виде бесполезного газа выводится на улицу, не охлаждая систему. Такие печи ещё называют колпаковыми.

Основополагающая особенность газового наполнения полостей состоит в том, что, сколько бы ни было отсеков у печи, они все заполняются газом равномерно и во всех происходят одинаковые физические процессы. Создать нечто подобное при помощи тяги, принципа противотока (широко применяемого в Европе) или других конвективных способов невозможно. Вот почему подобные печи – это инновация в системе печного отопления.

Они сами себя регулируют и, какую бы конфигурацию им ни придавали, они всегда работают по естественному принципу. Это дало простор инженерной мысли создателя, в результате чего им были придуманы десятки отопительных систем различных назначений и мощности:

• русские печи-теплушки;
• печи для бань и парилок с регулятором температуры воды и пара;
• различные бытовые печи с варочными поверхностями и лежанками;
• каминные, в которых стены камина являются полостями печи и кроме эстетической, выполняют обогревательную функцию;
• для двух- или трехэтажных домов – многоуровневые печи с транзитной трубой;
• система печей разного назначения в одном доме, которые работают на один дымоход.

Колпаковые печи Кузнецова могут быть оборудованы водяным котлом и представлять систему горячего водоснабжения в доме, при этом отапливаться от электричества. Такой резерв существенно снижает затраты.

Основные достоинства печей:

1. Экономичность. КПД доходит до 93%, в то время, как современные печи дают 70-80%, русские – 30%.
2. Равномерное прогревание закаляет кирпич и кладку, не давая ему трескаться.
3. Ровное распределение температур предотвращает появление «ямы» с холодным воздухом.
4. Сила выходящего потока больше сопротивления, в результате чего не возникает проблем с каминами или многоэтажными печами.
5. Дым от горения камина поступает в ходы печи и присоединяется к общему процессу обогревания.
6. Хорошо держат тепло даже при открытой задвижке.
7. Практически не засоряются сажей.

Технология работ

В конструкции подобной отопительной установки. имеющей уже порядовку, предусмотрено поддувало. Об этом особенно необходимо помнить, приступая к работам по обустройству печи своими руками

В то же время важно учесть особенности укладки 1-го ряда кирпичаДело в том, что здесь необходимо обеспечить соответствие с уровнем и контроль углов, используя для этой цели строительный угольник;

Вместе с тем необходимо обращать внимание на все характеристики первого ряда. Дело в том, что это в значительной степени оказывает влияние не только на срок службы и надежность отопительной установки, но и на эффективность ее работы;

Технология использования порядовки предусматривает по завершении укладки первого печного ряда выполнение монтажа двери и поддувало, вслед за чем приступают уже к укладке 2-го ряда;

При возведении 3-го ряда варочной печи необходимо придерживаться в точности указаний порядовкиДля создания поддувала следует стесать кирпич с каждой из сторон

Причем здесь необходимо учесть, что устраиваемый ряд должен иметь ту же высоту, что и дверца;

Для укладки 4-го ряда печной кладки выбирают место с левой стороны. Эту работу начинают с установки двери, обеспечивающей удаление золы. Это не позволит обеспечить нормальную работу аппарата. Что же касается непосредственно кладки, то при ее выполнении придерживаются аналогичного порядка, что и в самой схеме.

Начиная укладывать 5-й ряд, необходимо следить за тем. чтобы отверстие зольника начало сужаться. По своему виду этот ряд аналогичен 4-му. Поэтому и технология его укладки будет такой же;

Приступая к устройству 6-го ряда в качестве материала необходимо применять специальный кирпич, обладающий огнеупорными свойствами. Чаще всего схема, разработанная квалифицированными печниками, содержит пометку об этом в виде штриховки. Подобная подсказка позволяет упростить процесс кладки и избежать возможных сложностей при выполнении этих работ;

Кирпич, который будет укладываться перед колосниковой решеткой, должен быть сколот. Подробное решение положительно сказывается на эффективности и качестве размещения топлива на решетке во время пользования печью. В то же время поддержку решетки будет обеспечивать непосредственно 5-й ряд печной кладки;

Кирпичи 6-го ряда и решетка колосника должны создавать между собой достаточное пространство шириной 10–15 см, куда необходимо поместить песок или золу, а наличие подобного зазора необходимо для создания эффекта расширения металла решетки при пользовании отопительным прибором;

После создания на прошлых этапах П-образного канала его необходимо перекрыть. Причем это делается с тем расчетом, чтобы в результате возникла три новых. Этот этап предусматривает установку дверцы топочной печи, поддержку для которой обеспечит непосредственно 6-й ряд кладки печи;

Процесс укладки 8-го и 9-го рядов кладки печи «шведка» выполняется по той же схеме, что и в случае с 7-м. При этом необходимо помнить о том, что он должен иметь ту же высоту размещения, что и дверца топочной камеры. Здесь в обязательном порядке выполняется обработка кирпичей, при помощи которых перекрывается доступ к перегородке топочной камеры и левому каналу: их обтесывают обеих сторон, благодаря чему обеспечивается эффективность и плавный переход продуктов сгорания из топки в канал;

Для создания 10-го ряда печи используют огнеупорные кирпичи. Технология укладки предусматривает обеспечения вертикальности размещения, что должно дополняться регулярной проверкой, осуществляемой посредством строительного уровня. Необходимость этого обусловлена тем, что для подобных печей при порядовке на эти кирпичи должен размещаться специальный варочный настил;

Далее, можно приступать к приклеиванию топочной дверцы. в результате заключительный ряд будет иметь два канала, отличающихся наличием идеально квадратного сечения.