Автор: Говоря об искусстве конструирования и строительства печей сделанных из кирпича, невозможно не припомнить об одном из очень талантливых русских печных профессионалов современности – И.В. Кузнецове. Его имя стоит в одном ряду с подобными знаменитыми печными разработчиками прошлого, как В.Е. Грум-Гржимайло и И.С. Подгородников. На счёту Игоря Владимировича более полутора сотен разработок, воплощенных в жизнь, а колпаковые печи Кузнецова обрели большую популярность как на постсоветском пространстве, так и за границей. В этой статье мы попробуем разобраться, в чем секрет успеха таких разработок, а еще рассмотрим разновидности кузнецовских печей.
Немножко теории
Обычные домашние печи с варочными плитами, «голландки» и «шведки», несмотря на конструктивные различия, соединяет между собой одна общая характерность. Она оказывает воздействие на продуктивность работы таких тепловых приборов — это природная тяга дымоотвода. Без тяги не будет работать ни одна из множества популярных печей, недалеко ушли в данном отношении и тт котлы.
Обмолвимся: ни одна, помимо кузнецовской, ведь только детища Игоря Владимировича не просят для собственной работы естественной тяги.
Секрет хорошей работы, что выделяет двухколпаковые печи Кузнецова от всех прочих, прячется как правило свободного перетекания газов, для которого не требуется добавочная энергия снаружи.
Подробнейшим образом и доступно об этой теории изложено в публикациях, расположенных изобретателем на страничках своего веб-ресурса www.stove.ru. Там же в открытом доступе есть проекты печей, уже введенных в эксплуатирование. Мы будем рассматривать теорию кратко, сравнивая обычный метод сжигания твёрдого топлива с процессами, происходящими в колпаковой печи. Итак, в обыкновенной или канальной печи типа «голландки» движение воздуха и продуктов горения вызвано наличием тяги в дымоходной трубе.
Природная тяга считается фактором извне, существующим в необходимости от:
- перепада высот между входом в поддувало и верхним срезом трубы;
- температурной разницы воздуха снаружи и газов дыма;
- нагрузки ветра.
Другими словами, тяга есть даже тогда, когда отопитель бездействует, лишь бы была открыта заслонка. В рабочем режиме печи тяга увеличивается неоднократно, скорость газов резко увеличивается. В результате в топочную камеру поступает много воздуха, температура горения падает, КПД сжигания дров уменьшается. Ограничивая доступ воздуха заслонкой, мы заставляем горючее тлеть в случае дефицита кислорода, что тоже не считается хорошим режимом для извлечения энергии тепла из древесины.
Правильная печь с высоким КПД должна отнимать максимум тепла у продуктов згорания, чтобы оно не вылетало в дымовую трубу. В практических условиях это осуществить не так просто и вот почему:
- при открытой заслонке раскаленные газы быстро двигаются по кирпичным каналам, не успевая передать стенкам теплоту;
- если заслонку закрыть, то быстрота потока станет меньше, но материал каналов не способен вобрать всю отличающуюся теплоту и передать ее в помещение, благодаря этому часть энергии все же летит в трубу.
Благодаря этому КПД применения практически всех имеющихся печей нечасто может достигать 60%. В разработках Кузнецова удачно решены две проблемы, КПД сжигания топлива и КПД применения выделяющейся теплоты находятся на уровне порядка 80%. Аналогичный показатель может выдать далеко не всякий котел, действующий на твёрдых видах топлива. И.В. Кузнецов изложил основы конструирования печей в согласии с принципом свободного перетекания газов, который мы будем рассматривать ниже.
Схема печи Кузнецова
С целью визуализировать рабочий принцип печи, приведем простой пример. Представьте не очень большой костер, горящий на пространстве открытого типа. Доступ воздуха безграничен, но температура горения низкая, а тепло хаотично рассеивается во все стороны. Если покрыть пламя большим чаном — колпаком, оставив внизу достаточный просвет, то костер не погаснет, но характер процесса изменится.
Раскаленные газы по настоящему поднимутся в верхнюю территорию чана и сделают преграда неограниченному воздуному потоку снаружи. И только отдавая тепло стенкам чана, они будут охлаждаться, спускаться к проему и поэтапно выходить наружу, уступая место более нагретому потоку. Подобным образом, в территорию горения попадет именно столько воздуха, сколько необходимо для сжигания топлива. Разогретые газы не могут быть вытеснены холодным воздухом, пока не остынут сами, процесс становится саморегулируемым.
Фокус в том, что строительство печей по системе Кузнецова происходит при помощи не одного колпака, а 2-ух, скреплённых между собой по вертикали каналом. Цель подобного улучшения – решить проблематику с эффектной передачей теплоты сжигания в помещение. Продукты горения с большой температурой поднимаются под свод первого колпака, отдавая теплоту его стенкам. В результате газы охлаждаются и начинают спускаться вниз под своей тяжестью и давлением восходящего горячего потока из топочного отделения.
В оптимизации процесса И.В. Кузнецов пошёл еще дальше, он изобрел способ деления потока газов по температуре еще на первой стадии процесса – сразу же после топливника. Для этого пространство колпака отсоединяется от камеры сгорания перегородкой, не доходящей до самого свода. Из-за этого горячий поток с ходу проникает в верхнюю территорию. Для газов с невысокой температурой предназначен сухой шов в печах Кузнецова, устроенный в перегородке в виде щели заданного размера. Смысл процессов показана ниже на схеме печи:
В результате под первым колпаком появится постоянное турбулентное движение газов с одинаковым распределением по температуре. Это ведет к тому, что в печь не может попасть больше воздуха, чем требуется, его «не пустят» горячие продукты под сводом и перегородка. В подобных условиях горючее горит полностью, оставляя отход в согласии с зольностью.
В другом, верхнем колпаке, происходит такое же движение. Продукты с невысокой температурой стелются понизу, тогда как горячие газы поднимаются под свод и продолжают остывать, передавая энергию кирпичным стенкам. Охладившись, они опускаются вдоль вертикальной перегородки, после этого проникают в дымотвод.
В нижнем и верхнем колпаках регулярно есть давление газов, под его влиянием они и побуждаются к естественному движению, тяга дымоходной трубы не требуется.
Разновидности печей Кузнецова
Все порядовки печей Кузнецова (они есть в открытом доступе на ресурсе разработчика) можно поделить на следующие группы:
- банные печи (серия БИК);
- котлы кирпичные для обогрева и водонагрева на нужды ГВС (серия КИК);
- печи для отопления (серия ОИК);
- варочные печи с плитой (серия ОВИК);
- другие (хлебные, калориферные, тепличные и русские печи).
Выборочно рассмотрим наиболее распространенные разновидности печей – отопительные и банные.
Печки для бани
Рабочий принцип банных печей Кузнецова остается постоянным – натуральное перемещение газов через два колпака. Иное дело, что тут есть каменка, которую необходимо хорошенько прогревать для получения хорошего пара. Разработчиком предложено и по сей день применяется подходящее техническое решение, где каменная засыпка размещается в духовке из стали выдерживающей жару. Духовая печь размещается именно над топливником.
Тепловая энергия, аккумулирующаяся в верхнем и нижнем колпаках, применяется для подогрева воды и теплоснабжения не только помещения сауны, но и всех прилегающих комнат. Полотенцесушитель для воды ставится под первым колпаком так, чтобы можно было его легко отремонтировать или сменить. Установочное место можно определить, изучив чертежи печей.
Кроме готовых модификаций печей для бани И.В. Кузнецов даёт рекомендации по их правильной установке, по планировке помещений с целью подбора идеального варианта. Также есть возможность выбора, среди разработок есть как малые печи для протапливания маленьких бань, так и более серьезные модели с большими бачками чтобы нагреть воду.
Печи с традиционным отоплением
Сегодняшние печи Кузнецова с традиционным отоплением серии КИК (кирпичные котлы) представляют особенный интерес. В сущности, это колпаковый котел, выложенный из кирпича и который обладает неплохим КПД – порядка 70—80%, другими словами, подобным собственным металлическим «собратьям». Как достигается столь большая эффективность, было нами описано выше.
В тело печи встраивается 1 или 2 регистра из труб из стали (в зависимости от мощности). Готовые вариации котлов имеют ряд мощностей 17, 34 и 63 кВт. Более того, автором предлагаются и двухконтурные модели с возможностью подогрева воды для хознужд. В собственных рекомендациях по строительству аналогичных систем обогрева И.В. Кузнецов указывает, что для увеличения экономности и рабочей эффективности корпус кирпичного котла необходимо теплоизолирвать базальтовым волокном.
В большинстве куполообразных моделей печей внедрено современное техническое решение, обеспечивающее дожигание горючей составляющей газов дыма. Для этой цели под свод верхнего колпака или иное место, в зависимости от конструкции, организована подача вторичного воздуха. При применении древесины соответствующего качества такой тепловой прибор будет работать как газогенераторная печь.
Заключение
Мы изложили много полезных теоретических сведений о «кузнецовках», но воплотить теорию в кирпич и раствор, а потом и в тепловой прибор не так уж легко. В консультациях на данную тему большую помощь как правило оказывает сам изобретатель или остальной человек из его команды. Если у вас есть желание и хотя бы не очень большой опыт в печном деле, то колпаковая печь Кузнецова, выполненная собственными руками, в первую очередь обрадует вас собственной прекрасной работой.
