Содержание:
Говоря об искусстве конструирования и строительства печей изготовленных из кирпича, нельзя не вспомнить об одном из очень талантливых русских печных специалистов современности – И.В. Кузнецове. Его имя стоит в одном ряду с аналогичными 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 огромную известность как на постсоветском пространстве, так и за рубежом. В данной статье мы попытаемся разобраться, в чем секрет успеха данных разработок, и еще рассмотрим разновидности кузнецовских печей.
Немного теории
Традиционные домашние печи с варочными плитами, «голландки» и «шведки», не обращая внимания на конструктивные различия, соединяет между собой одна общая специфика. Она влияет на рабочая продуктивность данных тепловых приборов — это настоящая тяга дымохода. Без тяги не захочет работать ни одна из большинства распространенных печей, недалеко ушли в этом отношении и твердотопливные котлы.
Обмолвимся: ни одна, кроме кузнецовской, ведь только детища Игоря Владимировича не просят для своей работы естественной тяги.
Секрет эффективной работы, что выделяет двухколпаковые печи Кузнецова от всех прочих, скрывается в основном свободного перетекания газов, для которого не требуется дополнительная энергия с наружной стороны.
Очень подробно и доступно об этой теории изложено в статьях, расположенных изобретателем на страничках собственного веб-ресурса www.stove.ru. Там же в открытом доступе есть проекты печей, уже введенных в эксплуатирование. Мы станем рассматривать теорию коротко, сравнивая традиционный способ сжигания твёрдого топлива с процессами, происходящими в колпаковой печи. Итак, в обычной или канальной печи типа «голландки» движение воздуха и продуктов сгорания вызвано наличием тяги в дымоходной трубе.
Настоящая тяга считается внешним фактором, существующим все может зависеть от:
- перепада высот между входом в поддувало и верхним срезом трубы;
- разницы температур воздуха с наружной стороны и газов дыма;
- ветровой нагрузки.
Иначе говоря тяга находится даже на случай, когда отопитель бездействует, лишь бы была открыта заслонка. В рабочем режиме печи тяга становится больше много раз, скорость газов резко становится больше. В результате в топку поступает много воздуха, температура горения падает, КПД сжигания дров уменьшается. Ограничивая доступ воздуха заслонкой, мы заставляем горючее тлеть при недостатке кислорода, что тоже не считается хорошим режимом для извлечения энергии тепла из древесины.
Правильная печь с высоким КПД должна отнимать максимум тепла у продуктов горения, чтобы оно не вылетало в дымовую трубу. На практике это реализовать 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, вследствие этого часть энергии все же летит в трубу.
Вследствие этого КПД использования почти что всех имеющихся печей редко достигает 60%. В разработках Кузнецова хорошо решены две проблемы, КПД сжигания топлива и КПД использования выделяющейся теплоты находятся на уровне порядка 80%. Подобный показатель может выдать далеко не всякий котел, работающий на твёрдых видах топлива. И.В. Кузнецов изложил основы конструирования печей в согласии с принципом свободного перетекания газов, который мы станем рассматривать ниже.
Схема печи Кузнецова
С целью визуализировать принцип их работы печи, приведем обычный пример. Представьте небольшой костер, горящий на пространстве открытого типа. Доступ воздуха безграничен, но температура горения невысокая, а тепло сумбурно рассеивается во все стороны. Если покрывать пламя большим чаном — колпаком, оставив внизу достаточный просвет, то костер не погаснет, но характер процесса изменится.
Раскаленные газы по реальному поднимутся в верхнюю территорию чана и сделают преграда неограниченному воздуному потоку с наружной стороны. И только отдавая тепло стенкам чана, они будут охлаждаться, опускаться к проему и медленно выходить наружу, уступая место более нагретому потоку. Таким образом, в территорию горения попадет именно столько воздуха, сколько нужно для сжигания топлива. Разогретые газы не могут быть вытеснены холодным воздухом, пока не остынут сами, процесс становится саморегулирующимся.
Фокус в том, что строительство печей по системе Кузнецова происходит с использованием не одного колпака, а 2-ух, соединенных между собой в вертикальном положении каналом. Цель аналогичного улучшения – решить проблематику с с красивым эффектом передачей теплоты сжигания в помещение. Продукты горения с высокой температурой поднимаются под свод первого колпака, отдавая теплоту его стенкам. В результате газы охлаждаются и начинают опускаться вниз под собственной тяжестью и давлением восходящего горячего потока из топочного отделения.
В оптимизации процесса И.В. Кузнецов пошёл еще дальше, он изобрел метод разграничения потока газов по температуре еще на первом этапе процесса – тут же после топливника. Для этого пространство колпака отсоединяется от топки перегородкой, не доходящей до самого свода. Благодаря этому горячий поток с ходу попадает в верхнюю территорию. Для газов с низкой температурой предназначается сухой шов в печах Кузнецова, устроенный в перегородке в виде щели заданного размера. Сущность процессов изображена ниже на схеме печи:
В результате под первым колпаком возникнет 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 аналогичных условиях горючее горит полноценно, оставляя отход в согласии с зольностью.
В ином, верхнем колпаке, происходит такое же движение. Продукты с низкой температурой стелются понизу, в то время как горячие газы поднимаются под свод и продолжают остывать, передавая энергию кирпичным стенкам. Охладившись, они опускаются вдоль вертикальной перегородки, потом попадают в дымотвод.
В верхнем и нижнем колпаках постоянно находится давление газов, под его воздействием 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 разделить на следующие группы:
- банные печи (серия БИК);
- котлы кирпичные для отапливания и водонагрева на нужды ГВС (серия КИК);
- отопительные печи (серия ОИК);
- отопительно-варочные печи (серия ОВИК);
- иные (хлебные, калориферные, тепличные и русские печи).
Выборочно рассмотрим самые популярные разновидности печей – отопительные и банные.
Печки для бани
Принцип их работы банных печей Кузнецова остается неизменным – природное перемещение газов через два колпака. Иное дело, что здесь находится каменка, которую нужно хорошенько прогревать для получения хорошего пара. Разработчиком предложено и по сей день применяется совершенное техническое решение, где каменная засыпка располагается в духовке из стали выдерживающей жару. Духовка размещается именно над топливником.
Тепловая энергия, аккумулирующаяся в нижнем и верхнем колпаках, используется для подогрева воды и отопления не только помещения сауны, но и всех прилегающих комнат. Змеевик для воды вставляется под первым колпаком таким образом, чтобы можно было его легко отремонтировать или заменить. Место их установки можно определить, изучив чертежи печей.
Помимо готовых модификаций банных печей И.В. Кузнецов даёт рекомендации по их правильной установке, по планировке помещений с целью выбора оптимального варианта. Также есть выбор, среди разработок есть как малые печи для протапливания небольших бань, так и более серьезные модели с большими баками чтобы подогреть воду.
Печи с водяным отоплением
Современные печи Кузнецова с водяным отоплением серии КИК (кирпичные котлы) представляют особый интерес. По сути, это колпаковый котел, выложенный из кирпича и обладающий неплохим КПД – порядка 70—80%, иначе говоря аналогичным своим железным «собратьям». Как достигается столь высокая эффективность, было нами описано выше.
В тело печи встраивается 1 или 2 регистра из стальных труб (в зависимости от мощности). Готовые варианты котлов имеют ряд мощностей 17, 34 и 63 кВт. Кроме того, автором предлагаются и двухконтурные модели с возможностью подогрева воды для хозяйственных нужд. В своих рекомендациях по строительству идентичных приборов обогрева И.В. Кузнецов указывает, что с целью увеличения экономности и эффективности работы корпус кирпичного котла нужно теплоизолирвать базальтовым волокном.
В большом количестве купольных моделей печей внедрено современное техническое решение, обеспечивающее дожигание горючей составляющей газов дыма. Для данной цели под свод верхнего колпака или другое место, в зависимости от конструкции, организована подача вторичного воздуха. При использовании древесины соответствующего качества такой тепловой прибор будет работать как пиролизная печь.
Заключение
Мы изложили много полезных теоретических сведений о «кузнецовках», но исполнить теорию в кирпич и раствор, а после и в тепловой прибор трудно. В консультациях на данную тему большую помощь в основном оказывает сам изобретатель или другой человек из его команды. Если вы хотите и хотя бы небольшой опыт в печном деле, то колпаковая печь Кузнецова, сделанная собственными руками, первым делом обрадует вас своей безупречной работой.
