Как сложить отопительно-варочную шведскую печь

Колпаковые печи Кузнецова хорошо знакомы в России. Наряду с русскими и голландскими печами они обогревают множество загородных домов, обеспечивая необходимое тепло и комфорт для жизни людей. Эти отопительные приборы относительно молоды. Они были разработаны в середине прошлого столетия. Мы представим только самую важную информацию о колпаковых печах Кузнецова — порядовку и подробные советы по кладке всегда можно найти в сети.

Особенности печи Кузнецова

Эффективность и экономия углеводородов – главная особенность этих разработок. Изобретатель главное внимание уделяет рациональной циркуляции газов внутри конструкции, — внутренние каналы устроены таким образом, что позволяет создать интенсивные потоки сгоревших продуктов с теплым воздухом внутри конструкции, которые передают максимально возможное тепло на стенки печи.

Задержка нагретых воздушных масс в полостях – это главное и основное условие для максимальной теплопередачи от сгоревших углеводородов. Так называемая колпаковая конструкция позволяет закручивать воздушный поток внутри камер, задерживаясь там, что и отличает от всех других обогревательных устройств на дровах, где нагретый воздух не встречает сопротивления и почти вся тепловая энергия вылетает в трубу.

Принцип работы

Наиболее распространённым решение является конструкция с двумя колпаками, которые находятся друг над другом. При этом во вторую камеру воздух поступает с нулевого уровня, т.е. только на пути нагретого воздуха возводиться преграда. Таким образом, воздушные массы насильно удерживаются максимально возможное время в каждом колпачном отсеке, при этом передавая практически всю энергию кирпичным стенкам печи. КПД некоторых конструкций достигает 90%!

Видео о технологии Кузнецова:

Помимо вихревых движений воздушных потоков, создаваемых в конструкциях, последние оснащаются дополнительными задвижками, которые позволяют перенаправлять тёплые газы. Таким образом, есть возможность переключать тепловые режимы.

При «летнем» (экономном) режиме печка настроена с акцентом на приготовление еды, минуя обогревательные элементы конструкции.

Нюансы строительства

Пропорции и размеры камер «шведки» тщательно выверены, поэтому вносить изменения в схему кладки могут лишь опытные мастера – печники. При возведении печи нужно учесть следующие моменты:

  1. Сооружение массивное – необходим надежный фундамент, не связанный с основанием дома.
  2. Поскольку отработанные газы движутся в шахты через нижнее отверстие, печка интенсивно прогревает пол. Чтобы избежать бесполезного расхода тепла, под основание закладывается жаростойкая теплоизоляция – 3—5 слоев базальтового картона.
  3. Тело шведского отопителя испытывает высокие температурные напряжения. Поэтому топливник изнутри выкладывается шамотным (огнеупорным) камнем, а для строительства используется качественный песчано-глиняный раствор с добавлением мертеля.
  4. Встраивать вместо духовки котел водяного отопления недопустимо, если подобная реконструкция не предусмотрена проектом. Интенсивный теплосъем существенно уменьшит температуру газов, снизится тяга и эффективность обогрева от грубы. Газоходы станут забиваться сажей.
  5. «Шведку» можно дополнить камином – построить его со стороны отопительного щитка, организовав отдельные дымоходы. Вариант второй: каминная топка со своим газоходом выводится в общую трубу, но топится при неработающей печке.

Устройство железобетонного основания под печку — схема в разрезе

Важный момент. Для перемещения газов внутри вертикальных каналов требуется хорошая тяга. Оголовок дымохода придется поднять минимум на 60 см выше конька и проследить, чтобы он не попал в зону ветрового подпора других зданий.

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!

Преимущества и недостатки печей Кузнецова

Кузнецов начал разрабатывать проекты различных видов печей ещё в середине прошлого века. За все время своей работы он создал более 150 вариантов конструкций печей различного предназначения.

Колпаковая печь Кузнецова

Самые популярные проекты печей:

  • Варочные (используются для выпечки и приготовления еды).

    Колпаковая печь Кузнецова с варочной плитой

  • Хлебные (могут совмещаться с варочными).

    Хлебная печь Кузнецова

  • Для отопления домов.

    Колпаковая печь для отопления дома

  • Банные.

    Колпаковая печь для бани по проекту Кузнецова

  • Уличные (предназначены для гриля, барбекю или для создания большой кухни).

    Большой печной комплекс Кузнецова

  • Каминного типа (для создания дизайна интерьера и частичного отопления помещений).

    Колпаковая каминная печь Кузнецова

Читайте также:  Как гармонично встроить электрокамин в интерьер?

На самом деле разновидностей печей Кузнецова намного больше, так как существует возможность строительства смешанных видов.

Основным показателем работы печи является повышение КПД (коэффициента полезного действия). Именно к этому и стремился Игорь Кузнецов, создавая колпаковые печи. В зависимости от своего предназначения мастер оснащал их улучшенными функциями и возможностями. Одни печи получили повышенную степень теплосбережения, другие новую усовершенствованную топку, а третьим обеспечили длительный срок службы.

Благодаря грамотной разработке проектов колпаковых печей, раскалённый воздух задерживается в них намного дольше, чем в обычных конструкциях, а охлаждённый быстро уходит в трубу дымохода по специальному углублению. Такое название они получили за счёт того, что внутри печи создаётся своего рода «колпак», который соединяет две части конструкции — нижнюю часть и топку. Также он разделяет газы на горячие и холодные.

Хлебная колпаковая печь Кузнецова

КПД колпаковых печей достигает 95%, в то время как обычные печи имеют только от 25 до 40% эффективности. Благодаря «свободному перемещению газов», которое обеспечивается за счёт внедрения системы Кузнецова, снижается образование сажи и увеличивается плавный нагрев печи. Такая печь на 4 кВт сможет быстро обогреть дом, площадью около 100 квадратных метров.

Преимущества колпаковых печей

  • Равномерное прогревание печи и теплоотдача.
  • Оснащается большим количеством мест, где можно установить металлический нагревательный элемент.
  • Горят без сажи и дымообразования.
  • Редко нуждаются в чистке (раз в несколько лет).
  • Имеют низкий уровень теплопотери.
  • Высокая степень экономичности.
  • Устойчивость к появлению трещин.
  • Возможность совершенствования дизайна.
  • Имеют максимальную температуру сгорания топлива.
  • Возможность топки различными видами твёрдого топлива.
  • Сильная тяга даже при дымоходе небольшого размера.

Такие печи практически полностью лишены недостатков, кроме, естественно, сложностей при их возведении и расходов на приобретение материалов.

Плюсы использования

Конструкция постройки обеспечивает ей хорошую тягу.

  • равномерный прогрев модели и отдача тепла;
  • мощная тяга даже при условиях скромного дымохода;
  • возможность выбрать место для установки металлического элемента нагрева;
  • альтернативные варианты топливных материалов;
  • возможность выбрать дизайн;
  • отсутствие необходимости в регулярной чистке печи и труб;
  • образовывается максимальная температура в процессе горения;
  • низкие показатели потери тепла;
  • экономичность работы;
  • устойчивость к разрушению.

Конструкция и её отличительные черты

Принцип устройства колпаковых печей достаточно простой и заключается в том, что нижний ярус конструкции и очаг совмещаются в общее пространство. Его и называют колпаком, внутри которого осуществляется циркуляция раскалённых газов.

Самые лёгкие раскалённые газы, которые образуются при сгорании топлива, поднимаются кверху колпака. Там они будут находиться до тех пор, пока всё их тепло не перейдёт кирпичным стенкам кладки.

Стандартная конструкция колпаковой печи

При остывании они становятся тяжёлыми и опускаются вниз. На их место «приходят» следующие горячие газы, и такой круговорот происходит до тех пор, пока в очаге горит топливо. Таким образом, горячий воздух всегда находится под своеобразным колпаком, пока кирпич не заберёт на себя всё тепло. Он не сможет выйти пока полностью не остынет и не станет тяжёлым, чтобы опуститься вниз.

Для того чтобы понять как действует такая печь, мы можем рассмотреть вариант со стеклянной ёмкостью, когда в ней горячий дым не может никуда выйти и постепенно опускается вниз при охлаждении.

Но необходимо знать, что остывший газ, который снижается книзу, не холодный в прямом смысле этого слова. Он имеет температуру более 200°С, а температура горения твёрдого топлива около 800°С, поэтому и воздух, поднимающийся вверх, будет такой же горячий. Остывая, газ опускается к выпускным каналам, которые расположены внизу печной кладки.

А затем он поступает в следующий колпак, находящийся над первым. И если для этого колпака газ был достаточно холодными, то для верхнего он будет раскалённым и поэтому опять поднимется в самый верх. Там они также нагреют материал стенок печи. После остывания опустятся вниз, как и в первом случае, но уже с температурой около 130°С.

Вот и весь процесс работы печи, но, как и у каждого эффективного устройства, здесь присутствует небольшой нюанс, который называется «сухой щелью». Она представляет собой проём, расположенный вертикально в печи шириной около 2–3 сантиметров, который совмещает топку с нижним колпаком от самого пола до конечной точки камеры.

Сухой шов в кладке колпаковой печи

Банная печь имеет такой же принцип работы, как и отопительная, но по своей конструкции немного отличается.

  • Нижний колпак оснащён специальным металлическим противнем с камнями.
  • Есть доступ для поступления воды и специальные отверстия для выхода раскалённого пара.
  • Печь имеет более толстые наружные стенки, которые дают возможность камням максимально нагреваться, а само помещение не перегревается.
  • Колпак имеет контур для нагрева воды в моечной комнате.

Камни подогреваются двумя методами:

  • Непосредственно от раскалённых газов.
  • В стальном закрытом поддоне.

Так как камни располагаются вверху первого колпака и поэтому они прогреваются до максимальной температуры. Это происходит за счёт того, что раскалённый воздух «обволакивает» камни со всех сторон одновременно.

Для такой печи лучше всего приобретать округлые обтекаемые камни. Такая форма будет отлично справляться с нагревом воздуха.

При возможности к камням можно добавить 1/3 часть чугунных чушек.

Читайте также:  Винтовой дровокол своими руками — расписываем по пунктам

Отличие колпаковых печей от тяговых заключается в устройстве теплообменника. В традиционном варианте горячие газы из топки до трубы проходят сквозь несколько ходов дымохода, по дороге отдавая часть тепла в кирпичную кладку. Скорость их движения зависит от интенсивности пламени в камере сгорания и тяги, создаваемой печной трубой.

Система канального движения горячих газов печи: газы проходят под большим тяговым давлением, не успевая полностью отдавать своё тепло плотно выстроенным кирпичным рядам

У печи Кузнецова внутренняя полость представляет собой свободное пространство, называемое колпаком. Попавшие в него горячие газы, отдают тепло в стены и, остывая, опускаются вниз.

Холодные (синие стрелки) и горячие (красные стрелки) газы двигаются по различным траекториям, равномерно распределяясь в полостях куполов

Между колпаками обязательно оставляется «сухой шов» в 2–3 см — это узкое отверстие, через которое происходит перетекание остывающих газов из одного резервуара в другой. Более горячий дым движется иным путём, фактически не пересекаясь с холодными струями. В результате общая теплоотдача становится максимально возможной.

Варианты вертикального расположения колпаков: при таком способе соединения куполов теплообменник ставят в верхней части второго свода, увеличивая площадь обогревающей поверхности

Эффективность работы печи возрастает при выкладке двух и более колпаков. Их расположение не имеет значения: в вертикальной плоскости или горизонтальной. Размеры и формы их могут быть различными. Толщина теплообменных стен выкладывается обычно в один кирпич — так ускоряется передача тепла.

Такие разные «кузнецовки»…

Колпаковые печи очень разнообразны. Среди них встречаются конструкции:

  • отопительные;
  • отопительно-варочные;
  • банные;
  • с лежанкой и т. п.

Вариант строительства

Для того чтобы любая из них работала эффективно, она не должна быть массивной. По сравнению с традиционными печами «кузнецовки» требуют материалов для кладки в 1,5–2 раза меньше. С одной стороны, это, безусловно, является серьезным преимуществом. С другой, должна быть тщательно продумана порядовка конструкции. В противном случае печь разрушится при первой пробной топке.

Для тела печи, как правило, применяется керамический кирпич, а для топки — шамотный. Топка делается плавающей, то есть вокруг нее выполняется так называемый сухой шов. Для этого из шва между керамическим и шамотным кирпичом удаляется глиняный кладочный раствор, а в освободившееся пространство вставляются прокладки из минерального картона.

Так как шамотный и керамический кирпич существенно отличаются по своим характеристикам, необходимо, чтобы модули не были связаны между собой, иначе во время эксплуатации печи кладка «порвется».

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.
  • Расчёт печи Кузнецова

    «Кузнецовка» — очень сложный отопительный прибор и попытки рассчитать его и спроектировать самостоятельно ни к чему хорошему не приведут. Если в характеристиках понравившейся модели не указана мощность теплоотдачи, её можно рассчитать приблизительно: печь, которая топится два раза в сутки, каждый кв. м её поверхности отдаёт примерно 500 Вт тепла.

    Читайте также:  Как сделать камин своими руками из кирпича – руководство, инструкция

    Печь ОВИК-9, порядок изготовления которой мы будем рассматривать, при размерах 1015х630х2100 мм обладает мощностью теплоотдачи в размере 3,6 кВт.

    Модель ОВИК-9: общий вид

    Проекты печей для частного малоэтажного строительства

    Создано уже около 150 проектов колпаковых печей, воплощённых в жизнь. Все они прошли испытание временем и успешно работают. Команда единомышленников Кузнецова продолжает разрабатывать новые варианты, совершенствуя действующие. На его сайте выложена полная информация с детальным описанием и рекомендациями по изготовлению печей.

    Модели проиндексированы и записаны аббревиатурой. Например, ОВИК обозначает «отопительно-варочная печь Игоря Кузнецова». ОИК — просто «отопительная» и т.д. Каждый проект сопровождается пошаговой инструкцией и наглядной порядовкой, выполненной в программе «AutoCAD»

    Комбинированная модель печи с камином: расположение камина на печи выбирается, исходя из планировки комнаты — боковой камин, задний камин и боковой с лежанкой

    Заниматься расчётами и вычислениями не нужно: на сайте даны точные замеры и описания готовых проектов. При необходимости можно связаться с Кузнецовым и обсудить условия проектирования с постановкой конкретной задачи.

    Вертикально расположенные колпаки позволяют выстроить узкую печь, если помещение совсем маленького размера

    Печь можно устанавливать в любой дом: новостройку или в уже построенный. Но строительство в готовом доме обойдётся дороже, так как придётся частично разбирать крышу для вывода дымохода. Работы лучше запланировать на тёплое время. Чтобы правильно выбрать место для установки печки, следует помнить о том, что чем ближе она расположена к центру помещения, тем равномернее будет обогрев. В то же время печь располагают ближе к входной двери — удобнее заносить топливо.

    Видео: постройка печи Кузнецова с водяным котлом

    С наибольшей отдачей тепла работает купольная печь округлой формы. Но если речь идёт о небольшом помещении и радиус окружности печи менее 2 м, возникают осложнения с установкой печного литья — дверок топки, очистных карманов и т.п. Металлические детали, рассчитанные на ровные плоскости, не ставят в полукруглые формы: появятся зазоры и щели, что недопустимо.

    Схематичное изображение функционирования печи с горизонтальными разрезами-порядовками помогает лучше понять специфику выкладывания кирпичей

    Опытный мастер с помощником выкладывает колпаковую печь за 2–3 недели (в зависимости от сложности модели). Процесс неспешный, требует большой аккуратности, подгонка всех деталей должна быть тщательной, с замерами. Новичку же потребуется больше времени, и к этому надо быть готовым до начала работ.

    Конструкции приспособлений

    Конструкции отопительных щитков делятся на две большие категории: они могут быть толсто- либо тонкостенными.

    О толщине стенки

    1. Толстостенные щитки укладываются в полкирпича. Их необходимо предварительно хорошо прогревать. Когда варочная плита с отопительным щитком используется постоянно, такое его устройство целесообразно. Помимо всего прочего – толстостенные конструкции предпочтительней с точки зрения пожарной безопасности.
    2. Отопительный тонкостенный щиток кладется в четверть кирпича. Чтобы удовлетворить противопожарные требования, такие конструкции часто закрываются металлическими кожухами.
    3. Поверхность стенок можно штукатурить, облицовывать изразцовыми плитками либо, расшив стыки, оставлять без отделки. Облицовывать печь-камин с отопительным щитком следует в ходе его укладки.
    1. Устройства могут работать в двух режимах работы – зимнем и летнем. В первом из них конструкция нагревается полностью, во втором же частично.

    Принципиальные схемы работы

    По принципу работы различают два типа устройств.

    Канальные щитки

    1. Внутри такого устройства обустроен своеобразный лабиринт из дымоходов, которые имеют одно и то же сечение.
    2. Когда кладутся подобные отопительные щитки — порядовки их могут иметь, как горизонтальные, так и вертикальные перегородки.
    3. Тепловую энергию стенкам продукты горения отдают в процессе равномерного передвижения их по всей длине каналов.
    4. В канальном типе устройств нередко обустраиваются перемычки, обходящие дымоход. Отгораживаются они перегородками. Надо это, чтоб в летний период варочная печка не отапливала комнату.

    В печах-каминах перемычки не нужны, потому как щитками они оснащаются для большей отдачи тепла. Устройство же для мощного металлического агрегата, например, для Баварии (тепловая мощность 14 кВт) без подобной перемычки делать не следует. (См. также статью Биотопливо для каминов: особенности.)

    Колпаковые устройства

    Отопительный щиток колпакового типа состоит из одной либо нескольких полостей, которые соединены дымоходами. Выход и вход канала во всех колпаках делается гораздо ниже верха его плоскости.

    Конструкции приспособлений

    Почему это надо? Нагретый воздух и печные газы всегда текут вверх. Проникнув в колпак, газы до своего остывания будут расположены там. Когда они свое тепло отдадут, то их вытеснит новая порция нагретых продуктов горения, и они потекут по дымоходу на улицу.

    Особенности реализации схемы щитка

    Конструкции приспособлений
    1. Помимо прямоугольных устройств, когда в комнате мало места, нередко обустраивается угловой щиток. Помимо того, что такая конструкция сберегает полезный объем, благодаря большей площади теплообмена, она отдает больше энергии.
    2. Если оснастить щиток отдельной топкой, то он из дополнительного элемента печки преобразуется в полноценное отопительное оборудование.
    3. Собственная топливная камера нужна для того, чтобы без нужды не растапливать варочную печку. (См. также статью Отопление частного дома дровами: особенности.)