Лучшее печное отопление в вашем доме: колпаковая печь Кузнецова

Краткий экскурс в историю

Отопительный эффект открытого огня заметили еще наши предки, зажигая костры в пещерах. На смену кострам пришли частично закрытые очаги, а затем – первые неэффективные камины, большая часть тепла которых уходила в дымоход.

Русская печь, выложенная по канальной технологии, в отличие от знаменитой «кузнецовки» эффективна лишь на 30-40 %

Со временем придумали своеобразный колпак, задерживающий горячие газы внутри сооружения, и научились разделять раскаленный воздух на несколько потоков. Перелом в технологии произошел, когда вопросом занялся И. С. Подгородников, известный в нашей стране инженер-теплотехник. Он изобрел «двухэтажный колпак», который немного по-иному организовывал выход топочных газов. Однако практики было недостаточно, и окончательное воплощение в жизнь идея получила благодаря И. В. Кузнецову.

Вариант колпакового устройства дровяной печи с духовкой

Игорь Викторович создал мощную теоретическую базу о колпаковом горении, которую и сумел благополучно воплотить на практике. Только благодаря его трудам печное отопление стало по-настоящему эффективным. Им разработано более 150 различных стандартов, собраны десятки типовых решений и схем. Максимально усовершенствованные модификации стали популярны, сотни мастеров взяли на вооружение порядовки колпаковых печей Кузнецова. Попробуем разобраться, как работает «кузнецовка».

Основные общие сведения

За всю историю было создано многочисленное число различных моделей кирпичных печей. Среди них львиную долю составляют конструкции, при строительстве которых используется колпаковый принцип. Он применяется для создания массивных печек, которые могут иметь каминное отделение и лежанку. Этот принцип строительства также используется при возведении компактных конструкций. Эти сооружения идеально подходят для небольших домов.

Одним из вариантов миниатюрного, но эффективного устройства является печь Кузнецова. Конструкция получила свое название в честь известного печника. Этот изобретатель досконально доработал печную конструкцию колпакового принципа действия. Благодаря Игорю Викторовичу Кузнецову эта разновидность печи стала популярной на территории России и других многочисленных стран.

Принцип действия колпаковой конструкции

Ранее, до открытий Кузнецова, отопление было канальным, то есть горячий воздух из топки поднимался вверх внутри устройства, нагревая его стенки. Отдавая тепло кирпичам, газы охлаждались и под действием тяги уходили в трубу. Со временем в связи с неравномерным нагревом возникали трещины, и кладка требовала ремонта. Минусы канального нагрева – быстрое остывание, большое количество сажи.

Движения газов, по теории Кузнецова, происходит свободно. Горячий воздух внутри сооружения задерживают два колпака, расположенные или один над другим, или рядом. Существую варианты с отверстиями в середине куполов. Оба элемента соединены посредством так называемого «сухого шва» — свободного пространства, необходимого для циркуляции газов.

Схема движения газов в колпаковой печи

Когда топливо сгорает, горячие газы поступают под первый колпак, соединенный напрямую с топкой. Расширяясь, они не могут двигаться вверх и останавливаются в ограниченном пространстве, где со временем охлаждаются, либо поступают вниз, снижая тягу и задерживая процесс горения. Таким образом, регулировка температуры и мощности горения происходит самостоятельно.

Второй колпак создает дополнительную тягу, в результате чего сначала происходит полное сгорание твердого топлива, а полученное тепло сохраняется благодаря пиролизным газам, скопившимся под сводом. Благодаря тому, что раскаленный воздух не улетучивается моментально, а циркулирует внутри устройства, КПД источника тепла достигает 93%. Кроме этого, происходит ощутимая экономия топлива (брикетов, дров или угля), а осаждение сажи сводится к минимуму.

Конструкционные особенности

В настоящее время существует более 100 различных видов конструкций. Однако несмотря на разнообразие форм и дизайнерских решений, строение у всех печей одинаковое. Кузнецов, изобретая свою печку, первоочередными задачи для себя ставил: эффективность и высокая производительность. Для того, чтобы достичь этих показателей, особую роль создатель уделил расположению внутренних каналов колпаковой печи.

Колпак — это отдельная камера, где задерживается нагретый газ, за счет этого, достигается высокий КПД, а топлива расходуется намного меньше.

В стандартном варианте “колпаковки” — два колпака. Нижний находится в непосредственном контакте с топочной камерой, а другой колпак расположен в верхней части печки. Основная функция первого заключается в разделении газов на горячие и холодные потоки. В этом состоит главное отличие “кузнецовки” от канальной печи, где теплый воздух, под действием тяги выходит наружу.

В колпаковой печи, поток нагретого воздуха, который выходит из топки, направляется вверх конструкции, под первым колпаком он задерживается и долго накапливает тепло.

Печь для бани Кузнецова

Затем поток движется через проход во вторую камеру, где он также задерживается под вторым колпаком, поскольку проход находится у основания. В результате, перед тем как выйти по дымоходу, горячий воздух долго накапливает тепло внутри печи. Благодаря этому КПД очень высокий — 90-95 %, что практически вдвое превышает производительность канальной печки.

Еще одна важная составляющая устройства, придуманного Кузнецовым, — это механическое управление потоками. Для этого в агрегате устанавливаются задвижки, которые при необходимости могут задерживать и менять направление горячего воздуха.

Возведение «кузнецовок»: схемы и порядовки

Создавая «продукт» для массового пользователя, автор позаботился о практическом применении своих изысканий, создав огромный набор схем и чертежей. Для точного возведения великого множества модификаций колпаковых печей используют порядовки – пошаговые схемы с изображением каждого ряда кирпичей.

Порядовка печи для бани

В отличии от русских печей, «кузнецовки» менее габаритны и, соответственно, занимают минимум места. Количество кирпича также уменьшено, что объясняется большим количеством свободного внутреннего пространства. Благодаря оптимальной толщине стенки прогреваются быстро, а что особенно ценно – остывают довольно медленно. Если вы внимательно проанализируете купольные порядовки, то увидите, как много незаполненного кирпичом места находится внутри конструкции.

Многофункциональное исполнение печи Кузнецова

Часть свободного пространства занимают колпаки, зафиксированные в горизонтальном или вертикальном порядке, не обязательно симметричном. Размер куполов может быть одинаковым или разным. Вертикальное расположение часто применяют для экономии места в помещении, особенно если запланировано устройство духовки или сушилки. Благодаря вариативности установки куполов можно возвести сооружение любой формы, спроектированное под конкретное помещение или специальные условия.

Порядовка отопительной печи

Пространство под вторым колпаком часто используют для монтажа теплообменников, варочных поверхностей, хлебных духовок и т.д. В проектах, составленных для бани, в нем устанавливают бак для горячей воды или каменку.

Если правильно «прочитать» порядовку, составленную опытным мастером, можно достичь поразительных результатов. Например, для поддержания комнатной температуры в доме из оцилиндрованного бревна в зимний период потребуется 2 топки (утром и вечером) всего по 5-6 поленьев, в межсезонье достаточно одной топки.

Порядовки для строительства камина

Различные модификации колпаковых печей

Последователи И. Кузнецова создали бессчетное количество вариантов, пригодных для самостоятельного строительства, однако каждый раз они отталкивались от одного из типовых проектов. Рассмотрим некоторые из них, которые можно использовать для благоустройства частного дома или дачи.

Отопительные сооружения для дома

Существует более 25 стандартных схем-порядовок возведения обогревательных внутри домовых конструкций, часть из которых выполняет только отопительную функцию, но некоторые варианты имеют полезные дополнения в виде лежанки или духовки.

Отопительные купольные печи

Место выбирают не у стены, а в центре комнаты, что влечет за собой ряд преимуществ:

• равномерное и эффективное прогревание комнаты;
• отсутствие охлаждающего элемента (наружной стены дома);
• возможность свободного доступа для обслуживания (например, чистки сводов);
• возможность добавления встроенных элементов (варочной поверхности, сушилки, водогрейного контура).

Следует отметить эстетическое совершенство колпаковых сооружений: они занимают минимум места и выглядят изящно, несмотря на наличие таких деталей, как фундамент. Модификации, выполненные «под потолок», имеют короткую трубу (характерная черта многих «кузнецовок») и стройные очертания. Возможности дизайна безграничны и зависят исключительно от вкуса и пожеланий владельцев жилья.

Варочные модификации для кухни

Превратить отопительное кирпичное устройство в варочное не так уж и сложно – достаточно добавить металлическую плиту с парой конфорок и слегка изменить конструкцию основания. Однако полноценные варочные сооружения включают в себя несколько дополнительных горизонтальных поверхностей (лотков или решеток для сушки), а также духовую камеру.

Варочная «кузнецовка» в интерьере деревенского дома

По качеству приготовленных блюд купольное устройство не уступает брендовому газовому или электрическому оборудованию, которым привыкли пользоваться жители городов. Среди типовых конструкций есть специально созданные для выпечки хлеба, которые так и называются – хлебные. Для фермеров, садоводов и завзятых огородников это настоящая находка: можно и ягоды парить, и фрукты с грибами сушить, и овощи консервировать по старинным рецептам.

Очевидно, что устройство для готовки является одновременно и источником тепла, поэтому его более точное название – отопительно-варочное. Лучшим местом для установки является кухня или большой зал, объединяющий в себе и кухонное помещение, и столовую, а иногда и гостиную – в русских национальных традициях.

Банные печки-каменки

Для обозначения банных устройств существует специальная маркировка – БИК. Даже внешне готовые «кузнецовки» выгодно отличаются от других каменок. С одной стороны, очень тщательно отбирается материал для изготовления, с другой – установка купола не мешает возводить аккуратные и практичные конфигурации. Например, владельцы бань оценили закругленные углы, при которых нанесение травм и получение ожогов сводится к минимуму.

Печи-каменки для бани

Установив печь в правильном месте, можно одновременно отапливать и снабжать горячей водой несколько помещений – парилку, душевую, предбанник (или комнату отдыха). Причем части сооружения, выходящие в то или иное помещение, будут выполнять различные функции: создавать пар для парной, нагревать воду для помывочной, умеренно отапливать предбанник.

В бане прекрасно реализуется принцип длительного сохранения тепла, характерный для «кузнецовок». Обслуживание сводится к минимуму, так как поленья или брикеты необходимо подкидывать изредка – и все благодаря купольному исполнению.

Камины для украшения гостиной

Камины Кузнецова, в отличие от большинства купольных модификаций, имеют открытую конструкцию и уменьшенный показатель КПД, однако параметры теплоотдачи у них достаточно высокие. Колпак препятствует быстрому выходу тепла в дымоход, задерживая раскаленные газы в верхней части строения. При использовании обычного камина по окончании процесса горения помещение начинает охлаждаться, при колпаковом обогреве в комнате еще долго сохраняется комфортный микроклимат.

Строительство камина по порядовке Кузнецова

Возможности изменять конструкцию и декорировать фасад камина безграничны. Кроме привычной полочки можно соорудить ряд функционально полезных элементов – небольшие сушилки для обуви или одежды с нишами и крючками, а также облицевать внешнюю сторону керамической плиткой или изразцами. Интересно то, что камины входят в конструкцию некоторых многофункциональных сооружений.

Решения для приготовления пищи на улице

Специально для готовки на свежем воздухе разработаны целые печные комплексы, которые отличаются функциональностью и удобством использования. Наиболее простое исполнение – кирпичная мини-конструкция для барбекю. Она держит жар продолжительное время и позволяет увеличить период готовки.

Барбекю, построенное по чертежам Кузнецова

Любители летних кухонь, шашлыков и блюд гриль будут рады конструкционному разнообразию уличных печей с послойным, с пиролизным, нижним и верхним типом горения. Существуют модели, позволяющие одновременно жарить, запекать, тушить сразу несколько блюд. Варианты порядовок колпаковых печей с духовкой или грилем можно найти в общем доступе или на официальном сайте автора.

Подготовка перед строительством печки

После выбора модели печной конструкции мастер выполняет подготовительные процессы перед началом монтажа отопительного сооружения. На этом этапе выбирается место под строительство печки, и осуществляется покупка отдельных элементов.

Чугунные детали для печи Источник glavspec.ru

Эффективность отопительного кирпичного сооружения во многом зависит от места расположения конструкции. Во время его выбора ориентируются на существующие требования пожарной безопасности. Если стены дома построены из дерева, тогда соблюдают следующие правила:

1. Наименьшее расстояние от печи до деревянных стен должно составлять 10 см.
2. Создают жаростойкую базальтовую или асбестовую прослойку между стеной постройки и печной конструкцией, когда отопительное сооружение встраивается в ранее подготовленную нишу.
3. Минимальное расстояние от дымохода до балок перекрытия и стропильных ног должно быть равно 15 см.

К подготовительным работам также относят строительство фундамента под печную конструкцию. От его прочности зависит долговечность всего отопительного сооружения.

Важно! Бетонное армированное основание печи не должно быть монолитно соединено с фундаментом дома. Ведь у этих двух конструкций усадка может различаться, потому что на них будут действовать неодинаковые нагрузки. При их объединении не исключено появление трещин на стенах печки и дома из-за взаимного влияния.

Печной фундамент не соединяется с основанием дома Источник a.d-cd.net
Колпаковая отопительная конструкция – это купольная печь. Независимо от названия, сооружение для обогрева помещений может быть построено в доме, который давно уже введен в эксплуатацию. Однако в этом случае выполняется демонтаж пола для устройства котлована, в котором будет заливаться фундамент.

Важно! Периметр монолитного бетонного фундамента должен быть больше основания печи на 0,5-0,8 см.

Иногда дома возводят на плитном фундаменте. Поэтому печную конструкцию тоже приходится строить на таком же основании. Чтобы минимизировать вероятность деформации сооружений, специалисты рекомендуют возводить легкую печь. Именно ею является «Кузнецовка».

На заметку! Рекомендуется заглублять в почву бетонную армированную основу печной конструкции минимум на 30-50 см.

Рекомендации для самостоятельного возведения

Решив возвести печь по одной из порядовок Кузнецова своими руками, приготовьтесь к тщательной и скрупулезной работе. На схемах вы найдете графическое изображение каждого ряда, однако перед началом кладки необходимо познакомиться с особенностями техники, в частности:

• выбором и предварительной обработкой кирпича;
• покупкой металлических деталей (плит, заслонок, дверок, задвижек);
• определением наиболее подходящего места;
• подготовкой основания и фундамента;
• возможностью оборудования дымохода и др.

Лучшим материалом для внутренней кладки «кузнецовок» признан шамотный огнеупорный кирпич (Ш-5, ШБ-8), для внешнего оформления – керамика (М-150). Для усиления кирпичных стен используют металлические элементы (арматуру, проволоку). Чтобы печь функционировала с максимальной теплоотдачей, опытные мастера оттачивают не только свои умения, но и каждый кирпичик – в буквальном смысле. Они шлифуют каждую деталь, именно поэтому проекты, выполненные профессионалами, выглядят безупречно.

Кладка из шамотного кирпича

Имея на руках авторскую порядовку, рекомендуем не экспериментировать, а соблюдать обозначенный порядок. Отхождения от схемы не гарантируют полноценной теплоотдачи.

Кладка кирпича

У классической печки отопительный топливник находится снизу, поэтому конструкция прогревается более качественно. К тому же такое устройство практически не оставляет после себя сажи. Для строительства колпаковой печи своими руками понадобится:

• полнотелый и шамотный кирпич;
• колосник;
• стальная пластина;
• дрель с насадками;
• смесь глины и навоза.

Кладка кирпича производится на абсолютно чистом фундаменте. Поэтому стоит заранее очистить пол, а уже на него уложить теплоотражающую фольгу, что позволяет отражать поток тепла, который направлен вниз, в таком случае печь защищена от теплопотери. Подготовленная фольга должна быть немного шире основания. После того как конструкция будет готова, края бумаги можно будет отрезать.

Все дальнейшие действия выполняются строго по схеме:

1. В первом ряду кирпич укладывается равномерно, боковые стенки лучше выстроить ложковым способом, то есть двигаться справа налево. В итоге на задней и передней сторонах должно получиться по четыре кирпича, справа всего два, а слева — три.
2. На следующем уровне устанавливается поддувало и окно, через которое можно будет чистить одноколпаковую печку. Нужно отметить, что окошко можно оборудовать в любом месте, единственное условие — оно должно быть ниже топочной камеры. Следующий ряд укладывается аналогично этому.
3. На этом этапе требуется уменьшить отверстие, куда будут попадать отходы сжигания. Его ширина должна быть примерно в половину кирпича. А также делают перегородку, которая ведет в верхний отсек, она должна располагаться в дальнем углу от топки-духовки.
4. Работа продолжается, но края разъема для сброса необходимо отделать шамотным кирпичом, а сверху установить колосник. Следующий ряд укладывается по той же схеме.
5. В седьмом ряду нужно вывести из топочной трубы дымоход, ширина которого составляет ½ кирпича, притом он должен выходить в смежный воздушный отсек. Таким же способом выкладывают и следующий уровень.
6. Теперь нужно накрыть топку полнотелым кирпичом, а вот внутреннюю часть обкладывают шамотным. В 10 и 11 ряду всё остается без изменений.
7. На этом уровне нужно выложить обрешетку, для этого нужно взять огнеупорный кирпич, кладка проводится в ½ единицы. По такой же схеме укладывается и 13 ряд.
8. На следующем уровне перекрывают движение дыма при помощи стальной пластины, а вот для перекладины дымосборника используют уже кирпичи. В итоге должен образоваться единый канал, который оставался во время кладки в 4 ряду.

Первый уровень считается завершенным, теперь можно приступать к заключительным работам. Эта колпаковская печка состоит из 30 рядов, хотя их может быть как меньше, так и больше, главное — соблюдать порядовку.