1. Чому - Кузнецівці?
2. основа основ
3. Перше: ковпак на ковпаку
4. Про многоколпаковках
5. Відео: приклад проекту двухколпаковой опалювально-варильної печі
6. Третє: крок вправо, крок вліво ...
7. Про послідовників
8. Відео: процес кладки печі 3 х 3,5 цегли

Печі Кузнєцова добре відомі не тільки пічника - вони обігрівають безліч будинків в Росії і за її межами. І. В. Кузнєцов працює над удосконаленням печей з 1962 р і зібрав навколо себе міцний колектив однодумців. В активі команди - понад півтораста розробок, що охоплюють чи не весь діапазон побутових печей, див. Рис.

Деякі з печей І. В. Кузнєцова

Багато хто хотів би скласти якусь із печей Кузнєцова своїми руками, і ця стаття - їм на допомогу. Але ми не збираємося розкривати якісь потаємні секрети «кузнецовок» - їх просто немає. На сайті Ігоря Вікторовича stove.ru бажаючі безкоштовно знайдуть величезний масив пічної інформації: від відомостей з конструювання і будівництва печей до докладних креслень і рекомендацій по установці печі в будинку і пристрої вимощення навколо будівлі з пічним опаленням. Не мають наміру ми також щось в цій домашньо-пічної енциклопедії критикувати або поправляти: нам до І. В. Кузнєцова по пічному справі, м'яко кажучи, далеко.

Мета цієї статті - дати до склепіння відомостей Кузнєцова свого роду введення, що дозволяє вільніше орієнтуватися у вихідному матеріалі. Пояснимо на прикладі, навіщо це потрібно.

Припустимо, я автомеханік-універсал з великим досвідом і хочу передати його іншим зацікавленим. Автомобіль - штука складна. Якщо я почну по ходу викладу відволікатися, докладно пояснюючи, що як Обкатился і кастер (між іншим, читачі не зовсім вже чайники, їздять-то тепер все) впливають на керованість і шляхову стійкість машини, а діаграма газорозподілу - на витрата палива в залежності від дорожніх умов, і інше в тому ж дусі, я врешті-решт заплутався до того, що сам перестану розуміти, як працює автомобіль, на якому я їжджу. Волею-неволею мені доведеться викладати матеріал нехай і «на пальцях», але по-професійному побіжно.

Однак читати його буде важкувато навіть таким же, як і я, фахівцям, а у дилетанта взагалі голова обертом піде. Тому мені в допомогу знадобиться хтось, кого можна умовно назвати «получайніком». Насправді він зовсім не чайник, може сам і підвіску відрегулювати, і штовхачі клапанів виставити. Але в даному випадку його завдання - описати, як вся начинка машини збирається в одне ціле, кероване за принципом: «Кермом рулити, газом газувати, гальмом гальмувати».

В автомобілебудуванні СРСР подібна ситуація виникла в кінці 50-х - початку 60-х, коли промисловість почала випуск автомобілів для широкого продажу населенню. Тоді вийшов у світ супербстселлер того часу - «Як працює автомобіль». Під редакцією не кого іншого, як самого головного конструктора легендарної «Перемоги» А. А. Ліпгарта.

Інформація «від получайніка» ще не дозволить приступити до роботи: вона не дає глибоких знань, які дозволять хоча б інтуїтивно прикидати по ходу справи потрібні значення чисельних параметрів. Але вона по суті своїй фундаментальна: володіючи нею, професійний текст читається вже з розумінням і швидше. І, якщо десь щось в ньому незрозуміло ще, це вже не викликає розгубленості і метань, а просто позначку в розумі: ось про це потрібно дізнатися докладніше.

Про печах і пічному опаленні уряд поки ніяких епохальних постанов не приймало. Але їх роль у побутовій теплоенергетиці за часів дефіциту енергоресурсів безсумнівна: вже опалювальна піч з ККД 70% при масовому використанні дасть економію палива в масштабі держави, тому що в проекти новеньких теплоцентралей закладаються втрати тепла в магістралях в 35%, і зменшити їх поки немає можливості. Так що з популяризацією пічних знань доводиться викручуватися самому, не будучи ні Ліпгартом, ні Кузнєцовим. Що ж, спробуємо.

Чому - Кузнецівці?

Але чи варто зупинятися особливо на печах саме Кузнєцова? Варто, бо вони того варті. Ігор Вікторович з самого початку розглядав печі російського зразка не як об'єкт, що охороняється релікт минулого або дорогий предмет розкоші, але як неодмінний атрибут економічною енергетики майбутнього, яке нині - справжнє. Решта схаменулися, що називається, коли смажений півень клюнув.

В результаті - Кузнецівка на 4 кВт обігріває будинок в 100 кв. м. так само, як фірмова «звідти» топка на 12 кВт. Що, до речі, говорить не про винахід вічного двигуна, а про те, що фірмові рекламісти свої проспекти творять, мабуть, винюхати «доріжку щастя». У всякому разі, факт, що Кузнєцову постійно надходять замовлення з США, Канади, Швеції, Фінляндії, які по печей самі не в хвості плетуться. Саме ж переваги кузнецовок полягають в наступному:

• Високий ККД - 80% для печей Кузнєцова не диво.
• Висока температура згоряння палива без використання технологій і матеріалів, що вимагають промислового виробництва.
• Як перший наслідок з попереднього - всеїдність. У Кузнецівці до золи згорає будь-яке паливо, а осадження сажі мінімально.
• Другий наслідок - нескладний догляд: тому що згорає і сажа, печі Кузнєцова можна не чистити роками.
• Менша матеріаломісткість в поєднанні з рівномірною тепловіддачею між топками: в міській квартирі з центральним опаленням температура протягом доби коливається більше, ніж в будинку, опалювальному Кузнецівці при 2-х топках в добу.
• Широкі можливості вбудовування водогрійного контуру без погіршення технічних параметрів печі.
• Хороша тяга при короткому димоході, що здешевлює і спрощує будівельно-монтажні роботи при її будівництві.
• Пластичність конструкції і зовнішнього вигляду як наслідок двухколпаковой схеми (див. Далі): не погіршуючи печі, її можна сконструювати практично під будь-яке приміщення і вимоги дизайну.
• Автоматичний перерозподіл тяги по каналах при переході від протопки до охолодження, що гарантує від чаду: в'юшку майже ніколи не потрібно закривати, вона передбачена більш для позаштатних режимів роботи.

Примітка: винайдений І. В. Кузнєцовим спосіб перерозподілу тяги в корені відрізняється від відомої газової в'юшки. По ньому потік, створюваний тягою, пропускається повз нагрітих частин тіла печі спеціальними низовими каналами, а коли в топці горить полум'я, конвекція від нього відтягує потік повітря на себе. В результаті може встановлюватися без окремої система вентиляції приміщення. Крім того, газову в'юшку може видути зворотного тягою при задування в трубу, або, навпаки, витягнути при сильному вітрі, а в Кузнецівці будь-який потік повітря пройде повз всього, що він міг би вистудити.

основа основ

Більшість переваг печей Кузнєцова дає принцип вільного проходу газів. Пояснимо знову на прикладі.

Уявімо собі піч зі складною системою димових ходів: утермарковку, чотирьох-п'яти зворотний голландку . В цьому тісному лабіринті неминуче будуть виникати сильні завихрення. Чули, як піч гуде? Це лише незначний прояв бурхливої ​​в ній вихровий енергії. А взятися їй нізвідки, окрім як з закладки палива. Якщо канали досить довгі і вузькі, то на перший погляд нічого тут страшного немає: вихори, поки доберуться до труби, розсіються, остигаючи, і все одно віддадуть свою енергію тілу печі, а воно - в приміщення. Але на ділі виявляються нюанси, про які буде сказано далі в тексті. Через них ККД канальної печі понад 60% - виняткова рідкість.

У канальної печі, поки вона топиться, кидається величезний потік енергії, і на опалення або підігрів води можна, не порушуючи її роботи, взяти лише невелику її частину. Така піч в чомусь схожа на ядерний реактор. Не лякайтеся, тільки із синергетики, тобто по шляхах циркуляції енергії в ній. В ядерний реактор доводиться закладати палива в десятки разів більше, ніж необхідно для забезпечення проектного Енерговихід. Інакше нейтрони просто вилетять назовні, не встигнувши зустріти готові їх прийняти атоми урану. У канальної печі - гарячі вихори, не встигнувши охолонути, вилетять в трубу або, навпаки, тепло відразу, давши дим і сажу.

А ось Кузнецівці (про подробиці нижче) із синергетики вже ближче до термоядерним реакторів майбутнього. «Термояд» звучить страшнувато, але це тільки по асоціації з водневою бомбою. Насправді теромядерние реактори цілком безпечні.

Чому? Тому, що в них виробляється енергії рівно стільки, скільки має піти споживачеві, а технологічний запас по потужності для розрідженій плазми потрібен мізерний. Якщо раптом камера токамака або стелараторі раптово повністю зруйнується, плазма повністю висвітиться (важких щось атомів в ній немає) і охолоне, перш ніж дійде до стін приміщення. Ремонтники вилаються - чи то справа в вартівні ляси точити - але вже через 5 хв. зможуть притупити до ліквідації без захисних засобів.

Так що ж спільного у печей Кузнєцова з термоядерними реакторами? Те, що енергія димових газів завдяки принципу вільного проходу не прокручується багато разів в потоці, поки не проштовхне в тіло печі, а просочує його відразу ж. І подітися їй звідти тепер нікуди, крім як в приміщення і / або водогрійний регістр.

Перше: ковпак на ковпаку

Принцип побудови печі, що дозволяє реалізувати переваги вільного ходу газів, відомий давно. Це - двухколпаковая піч, схема пристрою якої показана на рис. Почнемо розбір з лівої його поз.

Схеми двухколпакових печей

Зовнішнє повітря надходить через піддавали 1 в топку 2. Топка може бути забезпечена звужується соплом - хайль - в якому в одноколпаковой печіутворюється газова в'юшки: легкі нагріті гази під ковпаком своїм тиском не пускають «на продув» важкий зовнішнє холодне повітря, як воду в перекинутий склянка. Але в двухколпакових печах газова в'юшки через тяги з боку другого ковпака часто виявляється нестійкою. Тому двухколпаковие печі до Кузнєцова будували рідко.

Відразу після розпалювання, коли горять найлегші і енергійні фракції палива, горіння відбувається в режимі, близькому до найефективнішого піролізний. У печах Кузнєцова - в піролізному режимі, вони спеціально так і сконструйовані. Піролізні гази догоряють під склепінням 4 першого ковпака 3. Подсводное простір першого ковпака аналогічно допалювачами чисто піролізної печі .

Піролізне горіння під ковпаком виходить саморегульованим: якщо паливо дуже вже розгорілося, «подушка» догоряють газів розширюється вниз; вгору не дає звід ковпака. Через це утруднюється відтік димових газів, адже він йде вниз. Відповідно, слабшає і тяга, горіння трохи вщухає. Якщо ж горіння слабшає, все відбувається навпаки.

При переході горіння в малоактивний режим або дотлеваніе вугілля обидва ковпака працюють вже просто як теплоприемник канальних печей, добираючи залишкове тепло палива. Але в голландки і шведка воно здебільшого «просвістивает» в трубу: згідно з усіма відомому гідродинамічного закону Бернуллі, у вузькому каналі швидкість потоку буде більше. А під ковпаками залишкові гази будуть неквапливо перевертатися, поки їх тепло не піде в цегла.

Примітка: в канальних печах при сильному вітрі зовні часто доводиться вигрібати з топки ще тліючі вугілля і закривати в'юшку, інакше все тепло «висвистом», поки паливо догорить до золи. У колпакових печах цього шкідливого ефекту немає - різке розширення від димоходу в ковпак не дозволяє вітрі розгулятися в печі, і можна спокійно чекати, поки паливо не віддасть свій запас енергії до останньої калорії.

Ідеальна двухколпаковая піч - кругла в плані. Тоді її тіло 5 є одночасно і другим ковпаком. У ньому також є невидима зона термохімічних реакцій 6 під склепінням. У ній нейтралізуються залишки моноокиси вуглецю (чадного газу) і оксидів азоту, що утворюються в топці внаслідок значно вищою, ніж в полум'яній печі, температури згоряння. В димохід 7 йдуть тільки вуглекислий газ і пари води.

хоча круглу цегляну піч звичайного типу скласти можна, але, якщо вона двухколпаковая, влаштувати в ній прочистние дверцята складно, а чистити її (колись же, да доведеться) важко. Тому на практиці двухколпаковие печі виконують, якщо залучити аналогію з електронікою, не по паралельній, а по каскадної послідовної схемою: другий ковпак ставлять на перший і з'єднують ковпаки між собою димоходами (або однією суцільною широкою щілиною) з тилу печі, права поз. на рис. ККД цегляної печі при цьому падає всього на 1-2 процентних пункту.

Примітка: щоб в круглої двухколпаковке газова в'юшки була стійкою, крім ураганних вітрів, кільцевої зазор L2 між першим і другим ковпаками повинен бути ширше такого ж L1 між топкою і першим ковпаком.

В тому і іншому випадку в другій ковпак можна без жодних побоювань вбудовувати водогрійний регістр будь-якого типу. Основне тепло тілу печі передається під склепінням першого ковпака. Це, до речі, теж одна з причин, чому раніше двухколпаковкі були у вжитку: при дешевому паливі невелике підвищення ККД не окупало складності роботи, а митися на кухні в кориті тоді було справою звичайною.

Тепер і паливо дорожче, і вимоги до якості життя вище. І тут другий ковпак припав якраз до речі. Скільки б тепла під ним не пішло в водогрейкі, режим горіння не порушується: перший ковпак з погано проводить тепло цегли надійно ізолює високотемпературний каскад від паразитних тепловтрат.

І в той же час гази під другий ковпак підходять, з одного боку, досить остиглі і прореагували, щоб теплообмінник можна було виконувати зі звичайних конструкційних матеріалів, не побоюючись його прогорання і осадження сажі на ньому. З іншого - температура в другому ковпаку при ККД печі в 80% буде в межах 200-400 градусів, що дає якраз достатній температурний градієнт для ефективної передачі тепла воді.

Про многоколпаковках

В принципі можливо круглу Колпакова піч виконати многокаскадной; кожен каскад - 2 ковпака, з отвором в зведенні і глухий зверху, як показано на рис. При трьох каскадах (6 ковпаків), конструкцію, яку можна умовно назвати піччю з вільним ходом газів (ліва поз. На рис.) Можливо зробити самонастраивающейся під будь-яке паливо, від мазуту до кізяка, з ККД до 97-98% в будь-якому режимі топки . Однак точному аналітичному розрахунку вона не піддається, а комп'ютерне моделювання вимагає досить потужною апаратної і програмної платформи.

Схеми многоколпакових печей

Піч з парними (з отвором в зведенні) ковпаками, доведеними до її пода (права поз. На рис.), Здатна, в принципі, показати ККД в 85-90%, в залежності від режиму горіння і виду палива. Але і ту, і іншу, по-перше, дуже складно чистити. По-друге, перший ковпак виходить дуже маленьким, і температура під ним буде цілком піролізної, близько 1500 градусів. Жоден метал її не витримає, хіба що платина. Вольфрам і той згорить, як нитка лампочки з розбитою колбою. А чи буде триматися на вазі футерування для піролізних печей, на досвіді поки ніхто не визначав.

Примітка: чорні пунктирні лінії на малюнках - НЕ металоконструкції. Це утворюють (параболи і прямі) відповідних розмірів: діаметрів димових отворів і відстаней нижніх обрізів ковпаків від поду.

Відео: приклад проекту двухколпаковой опалювально-варильної печі

Друге: теплове навантаження

На голих принципах нічого не працює. Щоб теоретично абсолютно правильна грубка добре гріла, сушила і варила, її потрібно також правильно виконати в матеріалі. Стосовно до Колпаковим печей (і особливо - до двухколпаковим) це означає, що теплове навантаження на матеріал має бути високою. Зробити Колпакова піч масивної, з товстими стінками - все одно, що палити багаття в печері. Щоб відчути тепло, потрібно сісти біля самого вогню, а вже кіптяви буде ...

Погляньте на рис. На ньому - креслення і порядовки деяких печей Кузнєцова: банної , опалювально-варильної , Двоконтурного водогрійного котла і вдосконаленої російської з лежанкою. Не будучи досвідченим пічників, видно, що матеріалу на одиницю виділяється потужності (500 Вт * кв. М зовнішньої поверхні) в печі Кузнєцова йде в півтора-два рази менше, ніж в традиційних. Взагалі, будь-яка Ковпакова піч «Нехай» всередині рівній по потужності канальної.

Порядовки деяких печей Кузнєцова

З одного боку, це добре, цегла-то з розчином кладки грошей коштують. Але з іншого - вимагає ретельної розробки і дотримання технології будівництва (див. Нижче). Теплове навантаження, від якої не ворухнеться купа кругляка, тонку цегляну стінку зруйнує вже при розгінної топці.

Для печей Кузнєцова важлива і будівельна механіка. Міцність стінки на глиняному розчині при зменшенні її товщини падає набагато швидше, ніж на цементно-піщаному. Тому фундамент під ці печі потрібно виконувати особливо ретельно в точній відповідності з рекомендаціями автора. Їм же потрібно неухильно дотримуватися при будівництві.

Примітка: І. В. Кузнєцов дозволяє вільно копіювати свої матеріали для себе, для побудови, але заперечує проти перевидань. Однак картинки на рис. маленькі. Дилетант по ним нічого не спорудить, а майстер знає, де можна взяти повноцінні креслення. Тому сподіваємося, що Ігор Вікторович пробачить нам це невелике запозичення заради користі справи.

Третє: крок вправо, крок вліво ...

Високі навантаження на матеріал в печах Кузнєцова вимагають не просто ретельної розробки конструкції, але і дотримання при цьому деяких основоположних вже конструкторських принципів. Головний з них - плаваюча топка з шамотної цегли марки ШБ-8 або Ш-5. Тіло печі викладається з керамічної цегли марки не нижче М150.

Що значить плаваюча топка? По-перше, навколо неї цілком, або в точно розрахованих автором місцях, повинен бути сухою шов. Зробити його не так-то просто: з викладення останнього ряду шамоту (якщо інше не обумовлено в специфікації на піч) глиняний розчин з швів між шамотною і звичайною цеглою виколупується, а замість нього вставляються прокладки з мінерального картону - базальтового, каолінового і т.п .

Незв'язані і пов'язані будівельні модулі

По-друге, потрібно неухильно дотримуватися принцип незв'язності модулів. Що це таке, показує рис. Ніякі виступи шамоту не повинні входити в пази звичайного цегли, і навпаки, навіть з демпфірувальними швами. ТКР і теплоємність шамоту істотно відрізняються від «цегляних», і топка, пов'язана з тілом печі, порве кладку при розпалюванні. Топка «Кузнецівці» повинна являти собою компактний модуль, встановлений в гніздо зі звичайної цегли. Як при цьому влаштувати її вихід в димохід, автор докладно пояснює на сайті.

Також неухильно потрібно дотримуватися його рекомендацій щодо вибору і підготовки матеріалів. «Кузнецівці» хоч і цегляні, але високотехнологічні, і терплять заміну на ерзаци і недбалість не більше, ніж ракета або підводний човен - заміну титану і композитів бляшанкою. Наслідки, правда, не будуть настільки катастрофічними, а й бачити їх доведеться вдома, а не вичитувати в новинах. І платити зі своєї кишені.

В цілому за технологією: піч Кузнєцова може спорудити старанний, уважний і акуратний новачок. Але дійсно досвідчений пічник, з полупьян, але бездумно викладає дійсно дуже хорошу плиту або голландку, на печі Кузнєцова обов'язково осечется.

Про послідовників

Креслення саморобної печі Кузнєцова

Проте, «Кузнецівці» не є якесь чудо невимовне. Вже знайшлося чимало любителів і майстрів-профі, не тільки повторюють оригінальні конструкції Ігоря Вікторовича, але і створюють свої самостійно. На рис. праворуч - креслення, а на рис. в розділі - порядовка однієї з них.

У неї дві особливості. Перша - розпалювальні ходи на 21-му ряду. Вони цілком аналогічні холостим повітряним ходам Кузнєцова, але включаються в роботу при розпалюванні, прискорюючи і полегшуючи її. На полум'я або тлінні їх пропускна здатність не дозволяє забезпечити вихід газів, і канальчики ці заглушуються газовими пробками.

Друга - пилені уздовж, та ще й на кут, цеглу в 17-м, 28-м і деяких інших рядах. Взагалі-то і пічники, і просто будівельники знають, що цеглини упродовж не пиляють. Але це переконання склалося за часів, коли і поняття «кутова дриль», вона ж болгарка, не було. Про алмазному інструменті тоді тільки чули, що, мовляв, застосовується такий десь в секретних цехах військових заводів.

Але пиляти цегла уздовж болгаркою на вазі все одно не можна, його міцність впаде нижче гранично малій через биття інструмента в руках. Тут два варіанти, перший: встановити інструмент в станину з приходив до вертикальній площині важелем, щоб вийде відрізний верстат. Таку можна зробити самому, є і готові в продажу.

Порядовка саморобної печі Кузнєцова

Інший спосіб годиться, якщо на господарстві є циркулярка хоча б на 1500 обмин, а краще - на 2500-3000. Тоді алмазний круг по каменю заправляють в неї замість штатного пильного зубчастого. Цей варіант кращий: опорна дошка з уголковим упором забезпечують рез набагато чистіший і точний. І при необхідності можна допив з іншого боку, не ризикуючи отримати на спилі високу сходинку.

Відео: процес кладки печі 3 х 3,5 цегли

Ще про кругленьких

Круглі печі теоретично взагалі мають масу переваг, тільки в будинку не дуже-то зручні. Однак чималенький попит і на компактні пересувні печі, і ось тут гранично високий ККД круглих многоколпаковок може виявитися вирішальним фактором, адже при зменшенні розмірів печі її ККД різко падає через закон квадрата-куба.

Такі печі, зрозуміло, довелося б робити з металу . Це вирішує проблему чищення, грубку можна виконати розбірний. Але вибір металів, придатних за співвідношенням теплоємності і теплопровідності, вкрай обмежений. З недорогих - тільки чавун, але він важкий і крихкий.

Однак є металевий матеріал легше і попрочнее з подібними властивостями. Це - продукція порошкової металургії. Стосовно до ножів-ножиць «порошкове дрянь» цілком виправдано, але для печі, в якій нічого не працює на зрушення, порошкові деталі можуть виявитися знахідкою.

Друга проблема, про яку вже йшлося - жаростійкий футерування на зводі першого ковпака. Якщо вдасться вирішити і її, то, можливо, праці і старання Ігоря Вікторовича Кузнєцова дадуть плоди більші і вагомі, ніж зараз здається.