Печи Кузнецова - работа и особенности конструкции

Печи инженера Кузнецова известны не только на родине, но и во всем мире с 60-х годов прошлого века. Причем актуальность разработок полувековой давности нисколько не стала меньше, а наоборот - печи Кузнецова все более популярны. Целью модернизации старинной конструкции русской печи при не столь значительном изменении ее внутреннего устройства было создание отопительного агрегата с более высоким КПД при экономии топлива. Возможно, это было предвидение - поскольку тенденция к удорожанию всех видов энергоресурсов, в том числе и биологического топлива, упорно говорит о том, что экономить ресурсы нам придется, и со всей серьезностью? Но полвека назад слова «энергоэффективность» и «энергонезависимость» в контексте жилого дома были не так знакомы, как сегодня.

​Печи Кузнецова - работа и особенности конструкции 4213

Внешний вид колпаковой печи Кузнецова практически не отличается от моделей традиционных русских печей. Но теплотехнические параметры несколько иные - всего один пример:

  • для обогрева дома, имеющего площадь до 100 м2, достаточно одной колпаковой печи Кузнецова, вырабатывающей примерно 4-5 кВт
  • по справочным данным: для отопления данного объема нужен агрегат с показателем не менее 10 кВт тепловой мощности

Плюсы печей Кузнецова:

  • Очень высокий КПД, применительно для печей, работающих на дровяном топливе - не менее 80%
  • Топливо сгорает при высоких температурах
  • Печь работает на всех видах твердого топлива - древесина, каменный и бурый уголь, брикеты и т.д.
  • Сгорание топлива до минимального зольного остатка, как следствие - не только экономия топлива, но и упрощение эксплуатации, поскольку чистить печь от золы нужно намного реже
  • При периодичности топливных закладок в кузнецовку всего два раза в сутки можно иметь тепловой режим в доме, выгодно отличающийся даже от режима квартир с центральным отоплением. Квартира в многоэтажке имеет более частые температурные колебания, чем частный дом, отапливающийся печью Кузнецова, дающей равномерную тепловую отдачу между топками
  • Совмещение печи Кузнецова и водяного отопления дома несложно и часто применяется на практике. Внутри топки устанавливают трубчатый теплообменник и соединяют его с трубопроводом отопительного контура. Основной плюс - теплотехника и теплоотдача печи при модернизации остаются неизменны, без малейших снижений эффективности
  • Конструкция кузнецовки позволяет устраивать невысокие дымоходы, причем снижения тяги при этом не происходит. Данный факт несколько удивляет тех, кто впервые знакомится с конструкцией и работой данных печей
  • Особенности внутренней конструкции печей Кузнецова позволяют устанавливать агрегат практически в любых помещениях любых размеров, независимо от того, для чего помещение предназначено. И в кухнях, и в общих комнатах печь выглядит солидно и эстетично, и органично вписывается во многие интерьеры
  • Самая интересная и необычная в контексте домовой печи особенность кузнецовки: можно не закрывать вьюшку. Эта важнейшая деталь печи и одно из условий безопасной повседневной эксплуатации - для печи Кузнецова нужна только в том случае, если наступает внештатная ситуация. Дело в том, что когда процесс сгорания топлива подходит к завершению и начинается остывание, тяга в каналах печи перераспределяется самопроизвольно, «автоматом»

​Печи Кузнецова - работа и особенности конструкции 4217

Перераспределяется тяга по особой схеме, которая является уникальной особенностью конструкции печи. В устройство введены каналы, которые называются низовыми. По этим низовым каналам воздушные потоки, подчиняясь тяге, проходят рядом с нагретыми частями печи. При наличии огня в топливном отсеке печи этот огонь «притягивает» на себя часть воздушных потоков

По материалоемкости печи данной конструкции также имеется интересный факт: колпаковая печь Кузнецова имеет больше свободного пространства внутри, она более «пустая» по сравнению с большинством многоканальных моделей. Порядовки могут иметь вариации, но по расчетам видно, что печь Кузнецова требует меньше стройматериала для возведения, примерно в 1,4-1,5 раза на единицу вырабатываемого тепла.

​Печи Кузнецова - работа и особенности конструкции 4216

Особенности устройства печи Кузнецова

Известно, что устройство дымоходных труб в виде длинных и узких канальных конструкций имеет одной из целей - экономию. Вихревой поток раскаленных дымовых газов не доберется до выхода из дымоходной трубы, пока не оставит всю свою энергию и тепло в печи. Все классические печи, имеющие сложные многооборотные дымоходные каналы (например, пятиоборотные голландские печи) имеют в той или иной степени турбуленцию потоков в своих сложных трубах. Печь часто гудит зимой, эту «музыку» слышали все, кто отапливается большими печами.

Конструкции оборотных протяженных дымоходных каналов и длинных дымовых труб работают на то, чтобы заставить дымовой газ отдать все тепло внутри печки - в теории. Но на практике часто получается не совсем так, и в итоге отклонений КПД печи дает процент меньше ожидаемого - до 55-60%. Причина одна - большая часть энергии все же улетает в атмосферу через дымоход. Выделение тепла огромно, но в канальной конструкции только его часть идет на нагрев теплоносителя в теплообменнике и на обогрев воздуха помещения. Другая часть летит в трубу, по разным схемам, но ни одна из этих схем устраивать не может:

  1. Раскаленный турбулентный поток вылетает в трубу, практически не успев остынуть
  2. Дымовой газ остынуть успевает, но слишком быстро - и дымовые остатки в твердых частицах просто огромны, а сажевые наслоения заставляют чистить дымоход чаще, чем планировалось

Даже непонятно, какой из вариантов менее желателен. Когда инженеры-теплотехники шутят, то можно услышать сравнение канальной конструкции печи ни много ни мало, а с ядерным реактором. А вот кузнецовки сравнивают с термоядерным, причем вся выданная топливом энергия и все тепло идут в обогреваемое помещение. Но более важно то, что тепловой энергии выделяется необходимое количество - столько, сколько нужно и не более. Такая схема возможна по причине особой организации движения дымового газа - он не крутится многократно в каналах, а подается в тело печи сразу.

​Печи Кузнецова - работа и особенности конструкции 4218

Колпаковая модель печи, сравнение

Колпаковая печь как модель известна давно, и в печах кузнецова используется та же схема - внутренняя полость печи устроена таким образом, чтобы топочных газ перемещался свободно. Но одновременно организован и пиролиз, и в результате топливо сгорает до мельчайших частиц.

Если рассматривать как пример двухколпаковую печь Кузнецова, то пиролизный процесс, причем саморегулирующийся, идет сразу под первым колпаком. Схема «регулировки» такова: как только горючее в топливной камере разгорается сильнее, заполняющий колпак топочный газ двигается книзу. Сдерживаемый колпаком газ не может уйти кверху, и не просто увеличивается в объеме, а становится плотнее и давит всей массой на огонь, который при этом не может не терять часть интенсивности. В результате процесс горении стихает до определенного значения, и давление газов ослабевает, затем весь процесс повторяется.

​Печи Кузнецова - работа и особенности конструкции 4214

По мнению специалистов, в идеале двухколпаковые печки должны иметь круглое сечение. Тогда вторым колпаком будет служить наружный свод, или стенка агрегата, где будут нейтрализоваться генераторные газы - угарный газ СО и окиси азота. В дымоходную трубу при этом будет выходить только водяной пар и углекислый газ. Но при этом круглое сечение печи создает некоторые проблемы при возведении и эксплуатации:

  1. Чистка круглой печки - неудобна, это отмечают владельцы таких печей
  2. Дверцы смонтировать сложнее, чем в плоской стенке

В результате поступают практичнее - соединяют оба колпака дымоходом, установив их друг над другом. КПД при этом будет меньше, порядка на 2-3%. при желании интегрировать печку в отопительную водяную систему дома или иметь горячую воду от печи - проточные теплообменники устанавливают под вторым колпаком, а не под первым, который дает основной выход тепловой энергии. второй свод имеет температуру нагрева всего от 300 до 400 градусов, поэтому теплообменник выбирается сравнительно попроще, в том числе и по материалу. кроме того, под вторым сводом не будет сажевых наслоений, и металл встроенного теплообменника прослужит дольше.

Модификаций печей Кузнецова разработано очень много - причем не исключительно домовые печи для обогрева жилья. Имеется целый ряд моделей для бань, печки с лежанками. Отдельное место занимает популярная линейка отопительно-варочный печей. Но по принципу внутреннего устройства - все варианты сходны.

Некоторые нюансы по возведению печи Кузнецова:

  • Тело печи возводят из красного печного кирпича, марка не ниже М150
  • Для топочного отдела необходим жаростойкий и огнестойкий кирпич, практически единственный вариант - шамот. Марка Ш-5; Шб-8, размеры не имеют особого значения, поскольку топка конструкционно не связана с телом печи
  • Вся конструкция топки должна быть отделена от тела печи, вариант - плавающая конструкция. Причем не просто отсутствует перевязка печных и шамотных кирпичей, а оба модуля принципиально отделены - недопустимы никакие крепежи, выступы или опорные части. Раствора между шамотной кладкой и печным кирпичом также быть не должно, а только компенсационные зазоры, заполняемые жаростойким материалом (базальтовый, каолиновый или другие виды картона или ваты). Причина - слишком большая разница характеристик теплоемкости и линейного теплового расширения шамота и керамики. Усилия и деформации в зоне контакта нагретого до высоких температур шамотного и керамического кирпича настолько велики, что приводят к разрывам в кладке стен печки. Разделение и устройство по плавающему принципу эту проблему решает.

​Печи Кузнецова - работа и особенности конструкции 4215

Небольшой минус колпаковых печей - при уменьшении их объема немного снижается и КПД, даже при выборе идеальной формы печки - круглой в сечении. В небольших комнатах устанавливают обычно небольшие печи, поэтому некоторое снижение эффективности неизбежно. Интересная альтернатива изготовить печь Кузнецова из металла пока не имеет достойного воплощения в жизнь. Конструкция и форма кузнецовки никак не обуславливает напряжений сдвига, и это только один довод в пользу сварного металлического корпуса печи. Стоимость материала, конечно, слега пугает, но более дешевый чугун невозможен по причине массивности и хрупкости, в том числе и некоторой тепловой хрупкости.

Модель кузнецовки из стального листа, окрашенная порошковой краской - перспектива заманчивая, но и технические проблемы имеются, и одна из них - сложности выполнения эффективной футеровки сводов небольших печек. А первый колпак кузнецовки имеет под сводом очень высокие температуры, топочные газы слишком сильно раскалены и без футеровки металл долго не выдержит. Таким образом, кирпич для моделей печей Кузнецова пока не имеет конкуренции.

Печи и камины |20 декабря 2017 в 07:30| Печь Кузнецова, Устройство, Работа, Нюансы возведения
Оставить комментарий
Guest
Чтобы оставить комментарий, войдите или зарегистрируйтесь
Буржуйка - нищета и триумф. Печь на все времена. Самодельные буржуйки, особенности изготовления

Буржуйка - нищета и триумф. Печь на все времена. Самодельные буржуйки, особенности изготовления

Печи и камины |01 декабря 2017 в 17:45
Печка-буржуйка, особенно самодельная, у несведущих людей вызывает невероятные ассоциации: разруха и НЭП, железная травмо- и пожароопасная бочка в доме, которая
Дизайн спальни 2019

Дизайн спальни 2019

Ремонт и отделка|10 декабря 2018 в 09:22
Дизайн спальни 2019 – продолжение идей минимализма в быту, но лаконичность оформления спален совершенно не предполагает аскетизма. Напротив, оформление спален в 2019 году обещает быть еще более комфортным, стилистика разнообразнее, оттенки тоньше...
Дизайн прихожей 2019

Дизайн прихожей 2019

Ремонт и отделка|09 декабря 2018 в 21:43
Дизайн прихожей 2019 – это практичность и демократичность, при одном достаточно жестком условии: любое помещение дома должно оформляться в едином стиле дизайна. И еще - небольшие прихожие квартир требуют «светлого» подхода к отделке...
Дизайн кухни 2019

Дизайн кухни 2019

Ремонт и отделка|09 декабря 2018 в 21:41
Дизайн кухни 2019 продолжает развитие по двум основным взаимосвязанным направлениям: функциональности и удобства. Стиль современной кухни стал еще более свободным – мудрость и лаконизм минималистского подхода, или озорство артистичных винтажных стилей...
Новогоднее оформление квартиры

Новогоднее оформление квартиры

Ремонт и отделка|07 декабря 2018 в 09:14
Новогоднее оформление квартиры – одно из самых увлекательных занятий в дни декабря. Современные квартиры отличает свобода дизайна и стиля, и часто даже небольшая квартирка в многоэтажном доме оформляется в идее отдельного мира...
Новогоднее оформление зала

Новогоднее оформление зала

Ремонт и отделка|06 декабря 2018 в 09:19
Новогоднее оформление зала для вечеринки в загородном доме, или большой гостиной в квартире – с той же целью: праздника с танцами, весельем и конечно же, застольем, требует проработки всех деталей
Новогоднее оформление дома

Новогоднее оформление дома

Дома и коттеджи|05 декабря 2018 в 09:05
Новогоднее оформление дома продумывают, начиная с фасада и заканчивая сервировкой праздничного стола. Каждый приходящий год приносит новое в декор и дизайн, но любимые традиции, основанные на цвете, ярком свете и природном декоре из елочных ветвей...
Подключение унитаза

Подключение унитаза

Инженерные системы и сети|04 декабря 2018 в 09:16
Подключение унитаза к внутренней канализации требует особого подхода, поскольку унитаз является единственным бытовым сантехприбором, подключаемым к трубе диаметра 110. Напрямую в раструбы канализационных труб унитазы никогда не подключают.
Новогодний декор 2019

Новогодний декор 2019

Ремонт и отделка|03 декабря 2018 в 09:20
Новогодний декор 2019 радует демократичным подходом и необычным видением привычного быта, материалов и предметов обихода. Тенденции украшения комнат и загородных домов стали еще смелее, и в то же время практичнее.

Главное