Як зробити піч Кузнєцова своїми руками: схема, порядовка з фото і відео та інше

1. Що таке піч Кузнєцова і де вона використовується
2. Переваги та недоліки печі Кузнєцова
3. Види «печей-кузнецовок»
4. Фотогалерея: зйомка роботи печі Кузнєцова тепловізором
5. Конструкція печі Кузнєцова, її відмінні риси
6. Проекти печей для приватного малоповерхового будівництва
7. Відео: споруда печі Кузнєцова з водяним котлом
8. Матеріали і інструменти
9. Підготовчі роботи перед складанням печі
10. Один з варіантів споруди печі Кузнєцова своїми руками
11. Відео: проект печі Кузнєцова в 3D
12. Відео: тестування печі Кузнєцова

Про печах Ігоря Вікторовича Кузнєцова згадують, коли мова заходить про економічність і ефективності обігріву будинку. Починаючи з 60-х років минулого століття, наш співвітчизник розробив і втілив в життя десятки проектів колпакових печей, що використовують в роботі принцип вільного руху газів (СДГ). Популярність цих винаходів велика: зарубіжні виробники опалювального обладнання уважно вивчають досвід впровадження печей-кузнецовок. Цегляні печі постійно вдосконалюються, розробляються комбіновані варіанти, що поєднують різні функції - опалення, приготування їжі, банні, котли і т.д.

Що таке піч Кузнєцова і де вона використовується

Опалювальні побутові печі поділяють на два типи: канальні і ковпакові. У канальних рух газів по димоходу відбувається під примусовим дією тяги. Проходячи по вузьких каналах всередині масиву печі, газ віддає тепло в стіни і, розжарити цегляну кладку зсередини, обігріває приміщення. Але нерівномірне прогрівання печі під дією посиленої тяги зношує кладку, з'являються тріщини. До того ж вузький димар вибудовується на велику висоту - це ускладнює роботу в невисоких будівлях.

Багатофункціональна Ковпакова піч з лежанкою: прогріває приміщення швидше, направляючи теплові потоки від двох конструкцій

Ковпакові печі всередині влаштовані інакше: з великими порожнинами у вигляді перевернутих ковпаків. Вони розташовуються або горизонтально, або вертикально один над одним. І дим залишає топку за рахунок вільного перебігу: гаряче повітря піднімається, б'ючись об ковпак, надовго затримується там, а при поступовому охолодженні опускається. За рахунок циркуляції холодних і гарячих потоків тепло не виходить відразу з печі, які тривалий час підтримуючи температуру стінок. Ступінь теплообміну при цьому зростає, так як час контакту гарячих газів з теплообмінником збільшується. Коефіцієнт корисної дії в деяких моделях перевищує 90%.

Народження систем опалення та обігріву, які використовують вільний рух газів, пов'язане з ім'ям видатного професора теплотехніки Грум-Гржимайло В.Є., який заклав теоретичні основи колпакових печей в кінці 19 - початку 20-го століття. Далі розвитку теми сприяли роботи його учня і послідовника, кандидата технічних наук Подгороднікова І.С. В результаті система СДГ (вільного руху газу, на відміну від ПДГ - примусового руху газу, що використовується в російських печах) була вдосконалена і запатентована Кузнєцовим І.В. у Російській Федерації.

Печі використовуються не тільки для обігріву приміщень, а й в хімічному виробництві, в металургії для плавки металів. Так, наприклад, на найбільшому сталеливарному заводі в г. Запорожье, поряд з доменними, використовуються дві ковпакові печі. У хімічній промисловості широко застосовуються муфельні печі, які за своєю суттю є нагрівальними системами з вільним рухом газів (СДГ).

Принцип дії муфельній і Колпакової печей подібний - горіння відбувається без примусової тяги

Переваги та недоліки печі Кузнєцова

Ковпакові печі - явище в будівництві досить нове. Опалення будинків такими печами не носить масовий характер. Найчастіше перевага віддається традиційної російської печі, перевіреної століттями. Печі Кузнєцова поки не можуть похвалитися такими термінами експлуатації. Зате вже зараз видно явні переваги нової системи обігріву.

переваги:

• високий коефіцієнт корисної дії (ККД) - до 95% (для порівняння ККД російської печі в діапазоні від 30 до 60%);
• значна економія матеріалів при будівництві: ковпаки - це порожнечі, економія цегли становить до 50%;
• укорочений димохід - економить матеріали і час роботи, не вимагає високих стель в приміщенні;
• доступність різних модифікацій (багатофункціональність): піч може бути поєднана з каміном, вручений плитою, сушаркою, лежаком і т.д.
• нескладний механізм вбудовування для контуру водяного опалення і гарячого водопостачання;
• немає жорстких обмежень для дизайну: піч може розміщуватися в будь-якому місці - в кутку, в центрі приміщення, уздовж стіни (існують багатокаскадні конструкції, які обігрівають кілька поверхів одночасно з однієї топки і з одним димоходом);

  Кутове розташування Колпакової печі: зручно для суміщення печі з каміном в заміському будинку

• фундамент під піч в 1,5-2 рази менше;
• «Тіло» печі прогрівається рівномірно, від низу до верху - знос матеріалів мінімальний, тепло утримується набагато довше.

Додаткові плюси в експлуатації:

• простота обслуговування: чистка печі проводиться один раз в декілька років, профілактика не вимагає спеціальної підготовки і наявності інструментів;
• використовується будь-який вид палива - твердий, рідкий і газоподібний;
• практично відсутність золи і попелу в зольной камері: все паливні матеріали повністю (без твердого залишку) згоряють;
• мінімальна кількість сажі в димоході: в трубу потрапляє «холодний» дим, і конденсат, що викликає корозію димоходу, майже не утворюється;
• простота експлуатації: регуляція горіння палива в камері згоряння відбувається автоматично (при надмірному вогні гази з ковпака опускаються в топку і пригальмовують горіння, а при слабкій інтенсивності полум'я виникає додаткова струмінь припливного повітря, яка призводить до посилення горіння);
• економія палива: висока ефективність піролізу дозволяє при невеликих витратах рівномірно забезпечувати приміщення теплом.

Наприклад, в будинку площею 100 м2 досить спалювати 5-7 полін два рази в день (в цілому 15-17 кг) для підтримки температури + 25оС при зовнішньому морозі 25оС.

Важливі властивості такої печі при експлуатації: ковпак завжди заповнений гарячим повітрям, який не дозволяє холодним потокам підніматися, притискаючи їх до нижньої частини печі. Тому несвоєчасно закрита засувка майже не впливає на охолодження конструкції.

А недолік у печей Кузнєцова всього один - мало майстрів, здатних грамотно і зі знанням справи спорудити конструкцію. Тому вартість роботи висока. Оптимальний варіант - довірити кладку сертифікованого фахівця, який пройшов практичне навчання на авторських семінарах Ігоря Кузнєцова. Їх контакти можна знайти на офіційному сайті винахідника.

Там же представлені проекти для приватного користування (якщо ви вирішили побудувати самостійно) і безліч моделей - від печі з сушаркою до банної, що опалює одночасно парилку з передбанником в різних режимах. Є і суміщені різнопланові варіанти для будинку, дачі або службових приміщень. Єдине обмеження - не можна тиражувати моделі в мережі без посилання на першоджерело.

Навчання майстрів пічного справи: тут і розкажуть, і на запитання дадуть відповідь, і покажуть на ділі, як зводити піч самому

Види «печей-кузнецовок»

Печі виготовляють з цегли або металу.
Металеві - для невеликих приміщень, тимчасових будівель. Вони менше габаритами і швидко розігріваються. Але і швидше остигають, так як теплопровідність металу значно вище, ніж у цегли. Існують спеціальні металеві печі круглої форми, що мають дуже високий ККД.

За своїми функціями печі Кузнєцова поділяють на такі типи:

• опалювальні;
• варильні;
• барбекю і гриль;
• каміни;
• комбіновані печі.

Кожен вид печей пристосований для конкретної мети і вирішення певних завдань.

Популярними стали варочно-опалювальні комбіновані печі. Вони не тільки зігрівають будинку, але і дуже зручні для приготування їжі. Наявність духової шафи зі стабільною температурою дозволяє не тільки гасити і запікати, але і пекти хліб. Печі з сушильної камерою прекрасно справляються з заготівлею сушених грибів, фруктів і ягід. Ще в піч вбудовують водогрійний шафа, отримуючи теплу воду для побутових потреб.

Багатоцільова Ковпакова опалювально-варильна піч: перший ковпак обігріває приміщення, а другий використовується як для варки поверхня або водонагрівач

Банні пічні пристрої обігрівають одночасно парилку, воду для миття і кімнату відпочинку. Існує, наприклад, банна піч, поєднана з каміном, де готують їжу на тліючих вугіллі, а в парильному відділенні можна змінювати режим вологої лазні на режим сауни.

Банний варіант печі Кузнєцова: після розпалювання такої печі вже не потрібно регулювати її роботу і стежити за температурним режимом - процес, що самопідтримується

Найяскравішою відмінністю печей Кузнєцова є її універсальність. Піч працює не тільки від традиційних видів палива, але і від електрики. В цьому випадку в топці розташовують електронагрівальні прилади (ТЕНи).

Фотогалерея: зйомка роботи печі Кузнєцова тепловізором

У всіх моделей розподіл тепла по корпусу печі відбувається знизу вгору. Але після припинення топки остигає піч протягом тривалого часу тримає тепло як у верхній частині, так і в нижній. Завдяки цьому, обігрів приміщення здійснюється рівномірно, без різких перепадів температури.

Конструкція печі Кузнєцова, її відмінні риси

Відмінність колпакових печей від тягових полягає в пристрої теплообмінника. У традиційному варіанті гарячі гази з топки до труби проходять крізь кілька ходів димоходу, по дорозі віддаючи частину тепла в цегляну кладку. Швидкість їх руху залежить від інтенсивності полум'я в камері згоряння і тяги, створюваної пічної трубою. ККД при такому влаштуванні коливається від 30 до 60%, частина тепла «вилітає в трубу». Тягу регулюють за допомогою дверцята піддувала та пічного засувки. Для підтримки тягової печі в робочому стані необхідно регулярно зчищати сажу з димоходу і звільняти зольную камеру від залишків палива.

Система канального руху гарячих газів печі: гази проходять під великим тяговим тиском, не встигаючи повністю віддавати своє тепло щільно збудованим цегляним рядах

У печі Кузнєцова внутрішня порожнину є вільний простір, який називається ковпаком. Потрапили в нього гарячі гази, віддають тепло в стіни і, остигаючи, опускаються вниз.

Холодні (сині стрілки) і гарячі (червоні стрілки) гази рухаються по різних траєкторіях, рівномірно розподіляючи в порожнинах куполів

Наочно уявити процес можна, накривши запалений сірник скляною банкою. Дим від згаслого полум'я спочатку підніметься вгору, до денця банки, а не охолоджувався уздовж стінок опуститься вниз. Дим рухається без примусу, як і гарячий потік повітря в печі Кузнєцова.

Між ковпаками обов'язково залишається «сухий шов» в 2-3 см - це вузький отвір, через яке відбувається перетікання остигаючих газів з одного резервуара в інший. Більш гарячий дим рухається іншим шляхом, практично не перетинаючись з холодними струменями. В результаті загальна тепловіддача стає максимально можливої.

Варіанти вертикального розташування ковпаків: при такому способі з'єднання куполів теплообмінник ставлять у верхній частині другого склепіння, збільшуючи площу обігріває поверхні

Ефективність роботи печі зростає при викладенні двох і більше ковпаків. Їх розташування не має значення: у вертикальній площині або горизонтальної. Розміри і форми їх можуть бути різними. Товщина теплообмінних стін викладається зазвичай в одну цеглину - так прискорюється передача тепла.

Проекти печей для приватного малоповерхового будівництва

Створено вже близько 150 проектів колпакових печей, втілених в життя. Всі вони пройшли випробування часом і успішно працюють. Команда однодумців Кузнєцова продовжує розробляти нові варіанти, удосконалюючи діючі. На його сайті викладена повна інформація з детальним описом та рекомендаціями з виготовлення печей.

Моделі проіндексовані і записані абревіатурою. Наприклад, ОВИК позначає «опалювально-варильна піч Ігоря Кузнєцова». ОВК - просто «опалювальна» і т.д. Кожен проект супроводжується покроковою інструкцією і наочної порядовкой, виконаної в програмі «AutoCAD»

Комбінована модель печі з каміном: розташування каміна на печі вибирається, виходячи з планування кімнати - бічний камін, задній камін і бічний з лежанкою

Займатися розрахунками і обчисленнями не потрібно: на сайті дані точні виміри і опису готових проектів. При необхідності можна зв'язатися з Кузнєцовим і обговорити умови проектування з постановкою конкретного завдання.

Вертикально розташовані ковпаки дозволяють вибудувати вузьку піч, якщо приміщення зовсім маленького розміру

Піч можна встановлювати в будь-який будинок: новобудову або в уже побудований. Але будівництво в готовому будинку обійдеться дорожче, так як доведеться частково розбирати дах для виведення димоходу. Роботи краще запланувати на теплу пору. Щоб правильно вибрати місце для установки грубки, слід пам'ятати про те, що чим ближче вона розташована до центру приміщення, тим рівномірніше буде обігрів. У той же час піч розташовують ближче до вхідних дверей - зручніше заносити паливо.

Відео: споруда печі Кузнєцова з водяним котлом

З найбільшою віддачею тепла працює купольна піч округлої форми. Але якщо мова йде про невеликому приміщенні і радіус кола печі менше 2 м, виникають ускладнення з установкою пічного литва - дверцят топки, очисних кишень і т.п. Металеві деталі, розраховані на рівні площини, не ставлять в напівкруглі форми: з'являться зазори і щілини, що неприпустимо.

Схематичне зображення функціонування печі з горизонтальними розрізами-порядовками допомагає краще зрозуміти специфіку викладання цегли

Досвідчений майстер з помічником викладає Колпакова піч за 2-3 тижні (залежно від складності моделі). Процес неспішний, вимагає великої акуратності, підгонка всіх деталей повинна бути ретельною, з вимірами. Новачкові ж буде потрібно більше часу, і до цього треба бути готовим до початку робіт.

Матеріали і інструменти

Для самостійного виконання робіт по установці печі потрібно:

1. Цеглини двох видів: червона повнотіла (марки не нижче М150) і жароміцний шамотна (ШБ-8).

   Шамотна і червоний кріпічі розрізняються своїми властивостями: шамотна цегла жаростійкий, але більш крихкий, а червона цегла добре утримує вологу і використовується в основному як облицювальний

   Порахувати їх кількість можна з точністю до одного, якщо уважно вивчити порядовку. Але як показала практика, в запасі завжди повинні знаходитися 3-4% від загальної кількості (на випадок шлюбу і бою цегли).

2. Пісок і цемент в співвідношенні 3 до 1, або готова заводська суха суміш, розфасована по мішках 25-30 кг. На 500 цеглин - близько 0,2 м3 сухої суміші.

   Склад суміші, виготовленої в заводських умовах: глина червона природна, пісок кварцовий, пісок формувальний

3. Чавунне литво - дверцята топки і зольної камери, дверцята очисних отворів, колосникові грати, пічні засувки, в'юшки.

   Чавунні пічні засувки ізготавляваются під замовлення з точних розмірами, щоб не було щілин, пропускають повітря

4. Дріт для перев'язки цегляної кладки (близько 5-7 м), діаметром до 2,5 мм. Перев'язка здійснюється через кожні 2 ряди по зовнішньому контуру.
5. Два сталевих куточка для перекриття камери згоряння.

   Довжина куточка визначається в залежності від конструкції топки

6. Арматурна сітка для фундаменту.

   Товщина металевого прута і розмір осередку визначається в залежності від навантаження на фундамент

З інструментів необхідні:

1. Кельму каменяра, молоток, кельма, розшивання.

   Інструмент муляра слід завжди тримати при собі, щоб кожен раз не відволікатися під час роботи в пошуках потрібного на даний момент

2. Відра чи інші ємності для замісу розчину.

   Приготування розчину для кладки - справа відповідальна: чим краще вимішати розчин - тим надійніше будуть шви кладки

3. Вимірювальні прилади: гідравлічний або лазерний рівень, висок, кутник, рулетка.

   Всі пристосування набагато полегшують процес будівництва печі, і важливо навчитися правильно ними користуватися

4. З електроінструменту велику допомогу надасть болгарка і електрична дриль з міксерної насадкою.

Підготовчі роботи перед складанням печі

Найважливіший етап перед зведенням печі - закладка фундаменту. До його пристрою необхідно підходити з усією відповідальністю, бо невірно залитий фундамент може звести нанівець всі праці - просіла піч в результаті дасть тріщини і розвалиться.

Приклад пристрою фундаменту з силікатної цегли з назвами використовуваних матеріалів і розміткою

Для того щоб фундамент відповідав вимогам нормативів, його лінійні розміри повинні на 10-15 см перевищувати розміри пічного підстави.

Порядок закладки фундаменту під піч наступний:

1. Вікопується приямок в грунті на глибінь НЕ менше 0,9 м (на глибінь промерзання грунту в холодну пору року). Краї ями повінні буті по возможности рівнімі и вертикально - це запобіжіть зайвий витрат цементного розчин.
2. На дно котловану засіпається чистий пісок на висоті НЕ менше 15 см. Будівельники назівають це подушкою. Час усадки подушки - 2-3 діб.
3. Збівається опалубка з дощок и підручного матеріалу. Висота верхньої точки опалубки повинна збігатися з рівнем підлоги в будинку (мінус 2 цегли, тобто приблизно 13 см).
4. Монтується арматура. Це може бути металева сітка з осередком від 50 мм і товщиною прутка від 5 мм і вище. Сітка не повинна лежати на дні ями, а розташовується усередині товщі фундаменту. Оптимальне місце - вихід бетону з грунту назовні.
5. Заливається бетонний розчин. До складу може включатися гравій і важкі мінеральні добавки. Хорошим практичним доповненням буде гидрофобизатор, що запобігає вбирання вологи в фундамент в процесі експлуатації. Після заливки верхню поверхню вирівнюють в горизонтальній площині і відразу ж усувають всі великі дефекти, розгладжуючи кельмою або шпателем.

   Бетон, замішаний із застосуванням гідрофобізатора, володіє водооталкивающая властивостями, що покращує якість і властивості фундаменту

Час повного висихання фундаменту вважається від 20 до 30 діб, в залежності від погодних умов. Але починати монтаж печі можна вже через тиждень, коли розчин схопиться і окам'яніє. Ідеальний варіант усадки фундаменту - один рік (повний цикл промерзання і відтавання грунту).

Один з варіантів споруди печі Кузнєцова своїми руками

Перед початком кладки зверніть увагу на наступні важливі моменти:

• між фундаментом і першими рядами печі прокладається гідроізоляційний шар. Це може бути руберойд або фольгована изотермическая плівка (фольгою вгору, для відображення теплової енергії);
• вносити зміни в порядовку вкрай небажано. Це може привести до неправильної роботи печі в подальшому. Авторські проекти Кузнєцова перевірені на практиці, що гарантує якість і терміни служби печей. Єдиний виняток становлять ряди суцільного перекриття, які в естетичних цілях можна видозмінювати;
• для лицьової кладки підбираються цеглу без сколів, тріщин і інших помітних дефектів;
• різання цегли проводиться за допомогою болгарки. Краї і площині повинні залишатися гладкими і рівними: рвана форма неприпустима.

Нижче наводиться порядовка Колпакової печі І. Кузнєцова з коментарями і рекомендаціями.

Приклад порядовки Колпакової печі: строгий порядок викладання рядів забезпечить надійність і довголіття всієї конструкції

1. Перший і другий рівні викладаються шамотним жароміцним цеглою. При цьому застосовується для печей скріплює розчин. Вогнетривкий шар запобіжить догляд теплової енергії в фундамент.
2. У димоходах монтується чотири очисні дверцята (розміри стандартні) для зручності при обслуговуванні печі.
3. Колосникові грати укладається на 5 рівні. Одночасно закладаються перегородки між піддувалом, топкою і ковпаком.
4. Починаючи з 5 ряду до 14, викладається топкова камера з шамотної цегли. Важливо пам'ятати, що між шамотнимі і червоними цеглинами кладки необхідно залишати компенсаційний зазор. Це збереже піч від пошкоджень, що виникають при термічному розширенні матеріалів.
5. Установка дверей топки і піддувала проводиться за допомогою азбестового ущільнювача.

   Азбестовий ущільнювач щілин топкової камери дозволяє утримувати тепло між металом і цегляною кладкою

6. В рядах 17 і 18 перекриття ковпаків мають суцільну площину (за винятком отворів димоходу).
7. У 21 ряду залишається два проходи, що йдуть уздовж внутрішньої стінки.
8. У 28, 29 і 30 рядах допускаються відхилення в монтажі перекриттів, якщо потрібно оформити незвичайний зовнішній вигляд. При низькій стелі в цьому місці робляться протипожежні переділки.
9. У міру викладання необхідно робити футеровку внутрішньої поверхні цегляної кладки (загладжування стиків проводиться розчином з додаванням жароміцного матеріалу).

Перекриття топки виконується двома металевими опорними куточками. Розміри підбираються відповідно до навантаження, довжина плеча починається від 45 мм.

Тепловий зазор між шамотною цеглою топки і корпусом печі вберігає цегла від руйнувань під час нагрівання печі

Дотримуючись точним вказівкам порядовки, скласти піч-Кузнецівці під силу будь-якому чоловіку, який вміє поводитися з каменем і розчином. Головне - дотримуватися вертикальні і горизонтальні проекції конструкції.

Справляється з такою роботою навіть жінка: будувати піч своїми руками цікаво і захоплююче

Після закінчення кладки піч слід перевірити і провести контрольну розпалювання. Інтенсивність першої топки не повинна бути високою. Плавне прогрівання корпусу рівномірно висушує цементний розчин в усіх напрямках, починаючи від зольной камери до виходу димохідної труби назовні.

Відео: проект печі Кузнєцова в 3D

Відео: проект печі Кузнєцова в 3D (частина 2)

Особливості експлуатації колпакових печей

Перше - це автоматичний режим горіння палива.
У звичайній печі при розпалюванні піддавали рекомендується відкрити на максимальну ширину, щоб створити велику тягу в печі. Потім, у міру посилення вогню в топці, дверцята поступово прикривають, щоб температура полум'я дещо знизилася, а тепло в більшій мірі передавалося в приміщення.

Звичайна піч вимагає до себе постійної уваги, а «в нагороду» ще й бруднить свого господаря і простір навколо себе

У колпакових печах маніпуляції дверцятами і пічними засувками не мають сенсу. Інтенсивність горіння регулюється співвідношенням обсягу ковпаків і камери згоряння. Це відбувається автоматично, потрібно лише розпалити вогонь і закласти необхідну кількість дров або іншого палива.

Друге, що приємно вражає - це відсутність необхідності щоденних чисток зольника. Будь-горючий матеріал згорає в печі повністю, без твердого залишку. Сажа на стінках печі майже не утворюється: в результаті піролізу відбувається окислення вуглецю до стану чадного (і частково вуглекислого) газу.

Відео: тестування печі Кузнєцова

Димохідна засувка, прикрита нещільно, не приведе до вихолажіванію печі: гарячі гази будуть знаходитися в куполі до тих пір, поки не віддадуть всю теплову енергію цеглин.

Отже, спорудження Колпакової печі Кузнєцова є для всіх. Однак, якщо самостійна кладка печі викликає сумніву, краще звернутися за допомогою до професіоналів. Їх участь не тільки скоротить час будівництва, але також послужить гарантією в подальшій експлуатації пічного агрегату.