Зміст:
- Трохи теорії
- Схема печі Кузнєцова
- Різновиди печей Кузнєцова
- Печі для лазні
- Печі з водяним опаленням
- Висновок
Говорячи про мистецтво конструювання і зведення цегляних печей, не можна не згадати про одного з найталановитіших російських пічних майстрів сучасності – В. В. Кузнецова. Його ім’я стоїть в одному ряду з такими знаменитими пічними розробниками минулого, як В. О. Грум-Гржимайло і В. С. Подгородников. На рахунку Ігоря Володимировича понад півтори сотні розробок, втілених у життя, а ковпакові печі Кузнєцова здобули широку популярність як на пострадянському просторі, так і за кордоном. У даній статті ми спробуємо розібратися, у чому секрет успіху цих розробок, а також розглянемо різновиди кузнецовських печей.
Трохи теорії
Традиційні домашні печі з кухонними плитами, «голландки» і «шведки», незважаючи на конструктивні відмінності, об’єднує між собою одна загальна особливість. Вона впливає на ефективність роботи цих теплових приладів — це природна тяга димаря. Без тяги не буде функціонувати жодна з більшості відомих печей, недалеко пішли в цьому відношенні та твердопаливні котли.
Обмовимося: жодна, крім кузнецівській, адже тільки дітища Ігоря Володимировича не вимагають для своєї роботи природної тяги.
Секрет ефективної роботи, що відрізняє двухколпаковые печі Кузнецова від всіх інших, криється в принципі вільного перетікання газів, для якого не потрібна додаткова енергія ззовні.
Дуже докладно і доступно про цієї теорії викладено в статтях, розміщених винахідником на сторінках власного веб-ресурсу www.stove.ru. Там же у відкритому доступі є проекти печей, вже введених в експлуатацію. Ми розглянемо теорію коротко, порівнюючи традиційний спосіб спалювання твердого палива з процесами, що відбуваються в колпакової печі. Отже, у звичайній або канальної печі типу «голландки» рух повітря і продуктів згоряння обумовлено наявністю тяги в димохідній трубі.
Природна тяга є зовнішнім чинником, що діє в залежності від:
- перепад висот між входом в піддувало та верхнім зрізом труби;
- різниці температур зовнішнього повітря і димових газів;
- вітрового навантаження.
Тобто, тяга присутня навіть у тому випадку, коли обігрівач не діє, лише б була відкрита заслінка. У робочому режимі тяга печі посилюється багаторазово, швидкість газів різко зростає. В результаті в топку надходить багато повітря, температура горіння падає, ККД спалювання дров зменшується. Обмежуючи доступ повітря заслінкою, ми змушуємо паливо тліти при недоліку кисню, що теж не є оптимальним режимом для отримання теплової енергії з деревини.
Правильна піч з високим ККД повинна віднімати максимум тепла від продуктів горіння, щоб воно не вилітало в димову трубу. На практиці це реалізувати не так просто і ось чому:
- при відкритій заслінці розпечені гази швидко рухаються по цегляним каналах, не встигаючи передати стінок теплоту;
- якщо заслінку прикрити, то швидкість потоку зменшиться, але матеріал каналів не здатний увібрати всю теплоту, що виділяється, та передати її в приміщення, тому частина енергії все-таки вилітає в трубу.
З цих причин ККД використання майже всіх існуючих печей рідко досягає 60%. У розробках Кузнєцова успішно вирішені обидві проблеми, ККД спалювання палива і ККД використання теплоти, що виділяється знаходяться на рівні близько 80%. Подібний показник може видати далеко не всякий котел, що працює на твердих видах палива. І. в. Кузнєцов виклав основи конструювання печей у відповідності з принципом вільного перетікання газів, який ми розглянемо нижче.
Схема печі Кузнєцова
З метою візуалізувати принцип дії печі, наведемо примітивний приклад. Уявіть невелике багаття, що горить на відкритому просторі. Доступ повітря необмежений, але температура горіння невисока, а тепло безладно розсіюється у всі сторони. Якщо накрити полум’я великим чаном — ковпаком, залишивши внизу достатній просвіт, то вогнище не згасне, але характер процесу зміниться.
Розжарені гази природним чином піднімуться у верхню зону чана і створять перешкоду необмеженого потоку повітря ззовні. І тільки віддаючи тепло стінок чана, вони будуть охолоджуватися, опускатися до отвору і поступово виходити назовні, поступаючись місцем більш нагрітого потоку. Таким чином, в зону горіння потрапить рівно стільки повітря, скільки потрібно для спалювання палива. Розігріті гази не можуть бути витіснені холодним повітрям, поки не охолонуть самі, процес стає саморегульованим.
Фокус в тому, що будівництво печей по системі Кузнєцова відбувається з використанням одного ковпака, а двох, сполучених між собою вертикальним каналом. Мета такого вдосконалення – вирішити проблему з ефективною передачею теплоти спалювання в простір приміщення. Продукти горіння з високою температурою піднімаються під склепіння першого ковпака, віддаючи теплоту його стінок. В результаті гази охолоджуються і починають опускатися вниз під власною вагою і тиском висхідного гарячого потоку з топки.
В оптимізації процесу І. в. Кузнєцов пішов ще далі, він винайшов метод поділу потоку газів по температурі ще на першому етапі процесу – відразу після топливника. Для цього простір ковпака відокремлюється від топки перегородкою, не доходить до самого склепіння. Завдяки цьому гарячий потік з ходу потрапляє у верхню зону. Для газів з нижчою температурою призначається сухий шов в печах Кузнєцова, влаштований в перегородці у вигляді щілини заданого розміру. Суть процесів зображено нижче на схемі печі:
В результаті під першим ковпаком утворюється постійне турбулентний рух газів з рівномірним розподілом по температурі. Це призводить до того, що в піч не може потрапити більше повітря, ніж потрібно, його «не пустять» гарячі продукти під склепінням і перегородка. В таких умовах паливо згорає повністю, залишаючи відхід згідно з зольністю.
У другому, верхньому ковпаку, відбувається таке ж рух. Продукти з низькою температурою стеляться низом, в той час як гарячі гази піднімаються під склепіння і продовжують остигати, передаючи енергію цегляних стінок. Охолодити, вони опускаються вздовж вертикальної перегородки, після чого потрапляють в димар.
У верхньому і нижньому ковпаках постійно присутній тиск газів, під його впливом вони і спонукаються до природного руху, тяга димохідної труби не потрібна.
Різновиди печей Кузнєцова
Всі порядовки печей Кузнєцова (вони є у відкритому доступі на ресурсі розробника) можна розділити на наступні групи:
- банні печі (серія БИК);
- котли цегляні для опалення та нагрівання води на потреби ГВП (серія КІК);
- опалювальні печі (серія ОВК);
- опалювально-варильні печі (серія ОВІК);
- інші (хлібні, калориферні, тепличні та російські печі).
Вибірково розглянемо найбільш популярні різновиди печей – опалювальні та лазневі.
Печі для лазні
Принцип роботи банних печей Кузнєцова залишається незмінним – природне переміщення газів через два ковпака. Інша справа, що тут присутній кам’янка, яку потрібно гарненько прогрівати для отримання якісного пара. Розробником запропоновано і донині використовується оптимальне технічне рішення, де кам’яна засипка розташовується в духовці з жароміцної сталі. Духовка розташовується безпосередньо над топливником.
Теплова енергія, аккумулирующаяся в нижньому і верхньому ковпаках, використовується для підігріву води та опалення не тільки приміщення парної, але і всіх прилеглих кімнат. Змійовик для води встановлюється під першим ковпаком таким чином, щоб його можна було легко відремонтувати або замінити. Місце установки можна визначити, вивчивши креслення печей.
Крім готових модифікацій банних печей В. В. Кузнєцов дає рекомендації по їх правильній установці, по плануванню приміщень з метою вибору оптимального варіанту. Також є можливість вибору, серед розробок є як малі печі для протоплювання невеликих бань, так і більш серйозні моделі з великими баками для нагріву води.
Печі з водяним опаленням
Сучасні печі Кузнєцова з водяним опаленням серії КІК (цегляні котли) представляють особливий інтерес. По суті, це колпаковый котел, викладений з цегли і володіє непоганим ККД – близько 70-80%, тобто аналогічним своїм залізним «побратимам». Як досягається така висока ефективність, нами було описано вище.
В тіло печі вбудовується 1 або 2 регістра із сталевих труб (залежно від потужності). Готові модифікації котлів мають ряд потужностей 17, 34 і 63 кВт. Крім того, автором пропонуються та двоконтурні моделі з можливістю підігріву води для господарських потреб. У своїх рекомендаціях щодо будівництва подібних обігрівачів В. В. Кузнєцов вказує, що для підвищення економічності і ефективності роботи корпус цегляного котла варто утеплити базальтовим волокном.
У більшості купольних моделей печей впроваджено сучасне технічне рішення, яке забезпечує допалювання горючої складової димових газів. З цією метою під склепіння верхнього ковпака чи інше місце, в залежності від конструкції, організована подача вторинного повітря. При використанні деревини відповідної якості такої теплової прилад буде функціонувати як піролізна піч.
Висновок
Ми виклали безліч корисних теоретичних відомостей про «кузнецовках», але втілити теорію в цеглу і розчин, а потім і теплової прилад не так вже просто. У консультаціях на цю тему велику допомогу може надати сам винахідник чи інший чоловік з його команди. Якщо у вас є бажання та хоча б невеликий досвід у пічному справі, то колпаковая піч Кузнєцова, зроблена своїми руками, обов’язково порадує вас своєю бездоганною роботою.