Делаем колпаковую печь своими руками (70 фото)

Принцип перемещения газов в колпаковых печах

Понять его можно на простейшем примере. В стакан, перевёрнутый вверх дном, снизу подаётся струя дыма. Она поднимается до донышка, а затем, остывая, стекает по стенкам стакана.

То есть наблюдается свободное движение газов под действием существующих физических законов. Именно в этом и заключается принципиальное отличие печей рассматриваемого типа от иных конструкций, где газы перемещаются принудительно, за счёт организации тяги.

Колпак становится своеобразным уловителем для горячих газов. Холодные, как более тяжёлые, опускаются вниз. Возникает турбулентность, способствующая более полному восприятию тепла стенками колпака.

В вариантах, доработанных Кузнецовым, благодаря использованию принципа свободного перемещения дымовых газов, их энергия не прогоняется многократно в потоке, пока не отдаст большую часть своего тепла телу печи. Она греет его сразу.

Наиболее частым решением в современных отопительных устройствах подобного типа является двухколпаковая схема.

Алгоритм работы выглядит следующим образом. Воздух попадает в топливник через поддувало. В верхней части топки расположено хайло.

В одноколпаковых печах здесь формируется газовая вьюшка. Это происходит за счёт того, что нагретые газы, собравшиеся под колпаком, исключают «продувание» тяжёлым холодным воздухом данного объёма (сравните с пробкой, удерживающей воду в перевёрнутом стакане).

Если печь двухколпаковая, то тяга, возникающая во 2-ом колпаке, делает вьюшку неустойчивой. Ранее это было первоочередной причиной, из-за которой такие печи практически не строили.

При растопке печи в первую очередь горят наиболее лёгкие и активные фракции. На данном этапе процесс горения сопоставим с режимом пиролиза. Преимущество печей Кузнецова заключается в том, что они изначально сконструированы под этот режим. Газы, выделяющиеся в процессе пиролиза, дожигаются под сводом первого колпака. Фактически данное подсводное пространство играет роль дожигателя в печах пиролизного типа.

Процесс горения, происходящего под 1-ым колпаком, фактически является саморегулирующимся. Когда топливо в топочной камере разгорается интенсивнее, чем требуется, то:

  • формирующаяся под ним газовая «подушка» дожигаемых газов расширяется в единственную, доступную для этого, сторону, вниз;
  • это приводит к усложнению, идущего вниз, оттока холодных газов;
  • уменьшение оттока ослабляет тягу;
  • интенсивность горения падает.

При ослаблении горения происходит обратная реакция. На завершающем этапе топки, когда горение идёт в малоактивном режиме, либо на стадии дотлевания оставшихся углей, оба колпака переходят на режим работы теплоприёмников (аналогично канальным печам). Они просто добирают остатки тепла.

Но и на этом этапе преимущества колпаковых печей явно выражены. В канальных печах, в соответствии с законом Бернулли, большая часть данного тепла улетучивается в вытяжную трубу. А под колпаком практически всё оно уйдёт на нагрев стенок.

*

Если снаружи дует сильный ветер, то в печах канального типа процесс дожигания приходится прерывать, выгребая из топливника не догоревшее топливо и угли, после чего закрывать вьюшку. Иначе печь очень быстро остынет.

В печах колпакового типа подобная проблема отсутствует в принципе. Резко расширяющийся переход от дымохода к наружному колпаку исключает сквозняки в печи. Поэтому можно дожигать топливо полностью.

Вопрос устойчивости газовой вьюшки можно решить в 2-ухколпаковых печах, используя следующее техническое решение. Расстояние кольцевого зазора №1 (между внешней стенкой 1-го колпака и внутренней стенкой второго) должно быль больше аналогичного расстояния №2 (между внутренней стенкой 1-го колпака и топливником).

Идеальным вариантом печи рассматриваемой конструкции является изделие, круглое в поперечном  сечении (как в работах Грум-Гржимайло). Внешний корпус печи, в подобном случае, одновременно играет роль 2-го колпака. В нём также существует своя «зона дожигания», в которой идут термохимические реакции, располагающаяся под сводом такой печи.

Именно здесь происходит нейтрализация угарных газов, а также различных окислов азота. Последние возникают из-за существенных температур сгорания, превышающих этот показатель для канальных печей (пламенных). Поэтому в дымоход поступают только пары Н2О и СО2. Подобные печи изначально изготавливались из металла.

Их можно выложить и из кирпича. Однако в двухколпаковой кирпичной печи очень сложно, в техническом плане, обустроить дверки прочистные. Да и вопрос чистки тоже весьма проблематичен.

Данную проблему удалось обойти изменением подхода к размещению колпаков. Вместо принципа матрёшки используется каскадная последовательность. Колпак №2 монтируется над колпаком №1. А соединяющий их дымоход выполняется с тыльной части печи. Подобное размещение снижает КПД максимум на пару процентов.

При любом решении во 2-ой колпак прекрасно вписываются, при необходимости, регистры подготовки горячей воды. На КПД это не повлияет, так как основное тепло печь получает от 1-го колпака.

Возрастание стоимости топлива явилось дополнительным побуждающим мотивом для возрождения двухколпаковых версий печей. Регистры во втором котле не нарушают режима горения, а колпак 1, выложенный их кирпича с низким показателем теплопроводности, выступает прекрасным изолятором высокотемпературного каскада от теплопотерь паразитного типа.

Во 2-ой колпак газы поступают с температурами:

  • достаточно низкими, что позволяет использовать теплообменники, изготовленные из обычных материалов, без учёта необходимости противодействия прогоранию, либо оседанию сажи;
  • достаточно высокими для эффективного разогрева воды. При величине КПД = 80%, температура газов задаётся диапазоном (200-400)°С.

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.

К содержанию ↑

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.

Нюансы

Теперь о загадочной фразе «хочу ставить отдельно стояк (вдруг переделывать печь потом), делать ли отдельный стояк и 1 или два канала». Признаться, не совсем понятно, о чем речь. Если речь о трубе, то непонятно про два канала. Обычно у одной печи один канал и смысла его кроить нет.

Касаемо того, как будет стоять труба — на печи (насадная) или рядом (коренная) — не имеет значения. Как вам удобно. Просто насадная труба не занимает лишней площади.

Строительство

Русская печь экономка не является самым простым устройством, однако вполне доступна для строительства своими руками. Качественная порядовка с описанием каждого шага позволит даже начинающему мастеру без особых проблем выполнить все работы. Трудность заключается в том, чтобы понять, как работает печь, особенности устройства, назначение каждого узла. Печь 4-го поколения Подгородникова осложнена только тем, что на пути прохождения газов появляется камера с нижним подогревом. В остальных отношениях принципиальная схема соответствует классике. В составе узловых элементов выделяют малую топку, большую топку, зольник, колосники, прочистные дверцы, варочную плиту, свод кары, под.

Схему порядовки нетрудно найти в доступном виде. Существуют готовые проекты, в которых описаны все подготовительные этапы, произведены расчеты, финансовые затраты. Необходимо отметить, что существует несколько вариантов строительства теплушки. Они имеют незначительные отличия, но разукомплектовывать проект нельзя, так как схемы не являются взаимозаменяемыми.

russkaya-pech-ekonomka-03.jpgПорядовая кладка печки Подгородникова

  • Ряд 1 является основанием будущей печи. Облицовочным кирпичом достаточно обложить только внешний периметр. Внутреннюю часть можно заполнить половинками или более мелкими осколками красного кирпича.
  • Ряд 2. Внешние стенки выполняются с обязательной перевязкой. Можно наблюдать появление каналов нижней камеры. Образованный проем будет использован для установки дверцы поддувала.
  • Ряд 3-4. Так как проект был создан на основе богатого опыта автора, то все конструктивные особенности обусловлены определенной теорией. Не всегда эту теорию уместно предоставлять в проекте. Так, по определенным причинам некоторые углы в канале нижней камеры делаются скругленными. Отделяется зона, которая будет выступать зольником.
  • Ряд 5-7. Начинается подготовка к перекрытию канала. В ряду 7 он уже перекрыт.
  • Ряд 8. Наклон стенки выполняется путем стесывания граней у кирпичей, расположенных над поддувалом. Устанавливается колосник. Важно учитывать температурное расширение металла, поэтому следует между решеткой и кладкой оставить небольшой зазор.
  • 9 ряд. В задней части топливника кирпичи тоже имеют стесанные грани. Эта процедура выполняется для того, чтобы топливо после загрузки распределялось на решетке колосника. Устанавливаются дверцы.
  • Ряд 10-12. Перекрывается водогрейная коробка, и начинают формироваться стенки варочной камеры, образуется большая топка.
  • Ряд 13-16. Варочная камера имеет характерный свод. Он выполнен из кирпича, уложенного на ребро. Наклон внутрь обеспечивают небольшие кирпичные клинья.
  • Ряд 17. Завершается строительство свода. Для более удобной работы перед формированием свода можно установить опалубку. Если ее не получится удалить после завершения работ, то она благополучно сгорит при первой же растопке.

Полезно знать:  Как строится кирпичная печь малютка, от фундамента до кладки

Формирование дымохода не требует комментариев, поэтому данные шаги не станем описывать.

Оцените статью
Рейтинг автора
5
Материал подготовил
Илья Коршунов
Наш эксперт
Написано статей
134
Добавить комментарий