Ковпакова піч своїми руками, креслення Колпакової печі

1. Принцип переміщення газів в колпакових печах
2. Переваги даної конструкції
3. Кладемо Колпакова піч
4. практичні кроки
5. матеріали
6. інструмент

дея, закладена в основу Колпакової печі, була розроблена і вперше реалізована російським професором, основоположником вітчизняної школи теплотехніки Володимиром Юхимовичем Грум-Гржимайло. В даний час його роботи, в частині вдосконалення конструкцій наявних і створення нових проектів цегельних печей, гідно продовжує і розвиває Ігор Вікторович Кузнєцов.

Принцип переміщення газів в колпакових печах

Зрозуміти його можна на простому прикладі. У склянку, перевернутий догори дном, знизу подається струмінь диму. Вона піднімається до денця, а потім, остигаючи, стікає по стінках склянки.

Тобто спостерігається вільний рух газів під дією існуючих фізичних законів. Саме в цьому і полягає принципова відмінність печей розглянутого типу від інших конструкцій, де гази переміщаються примусово, за рахунок організації тяги.

Ковпак стає своєрідним уловлювачем для гарячих газів. Холодні, як більш важкі, опускаються вниз. Виникає турбулентність, яка сприяє більш повного сприйняття тепла стінками ковпака.

У варіантах, доопрацьованих Кузнєцовим, завдяки використанню принципу вільного переміщення димових газів, їх енергія не проганяється багаторазово в потоці, поки не віддасть більшу частину свого тепла тілу печі. Вона гріє його відразу.

Найпростіша принципова схема конструкції Колпакової печі.

Найбільш частим рішенням в сучасних опалювальних пристроях подібного типу є двухколпаковая схема.

Алгоритм роботи виглядає наступним чином. Повітря потрапляє в топливник через піддавали. У верхній частині топки розташоване хайло.

У одноколпаковой печах тут формується газова в'юшки. Це відбувається за рахунок того, що нагріті гази, які зібралися під ковпаком, виключають «продування» важким холодним повітрям даного обсягу (порівняйте з пробкою, що утримує воду в перевернутому склянці).

Якщо піч двухколпаковая, то тяга, що виникає в 2-му ковпаку, робить в'юшку нестійкою. Раніше це було першочерговою причиною, через яку такі печі практично не будували.

При розпалюванні печі в першу чергу горять найбільш легкі і активні фракції. На даному етапі процес горіння можна порівняти з режимом піролізу. Перевага печей Кузнєцова полягає в тому, що вони спочатку сконструйовані під цей режим. Гази, що виділяються в процесі піролізу, допалюються під склепінням першого ковпака. Фактично дане подсводное простір грає роль дожигатель в печах піролізного типу.

Процес горіння, що відбувається під 1-им ковпаком, фактично є саморегульованим. Коли паливо в котельній камері розгорається інтенсивніше, ніж потрібно, то:

• формується під ним газова «подушка» допалюють газів розширюється в єдину, доступну для цього, сторону, вниз;
• це призводить до ускладнення, що йде вниз, відтоку холодних газів;
• зменшення відтоку послаблює тягу;
• інтенсивність горіння падає.

При ослабленні горіння відбувається зворотна реакція. На завершальному етапі топки, коли горіння йде в малоактивним режимі, або на стадії дотлеванія залишилися вугілля, обидва ковпака переходять на режим роботи теплопріёмніков (аналогічно канальним печей). Вони просто добирають залишки тепла.

Але і на цьому етапі переваги колпакових печей явно виражені. У канальних печах, відповідно до закону Бернуллі, велика частина даного тепла випаровується в витяжну трубу. А під ковпаком практично все воно піде на нагрівання стінок.

Якщо зовні дме сильний вітер, то в печах канального типу процес допалювання доводиться переривати, вигріб з топливника НЕ ​​догоревшей паливо і вугілля, після чого закривати в'юшку. Інакше піч дуже швидко охолоне.

У печах Колпакова типу подібна проблема відсутня в принципі. Різко розширюється перехід від димоходу до зовнішнього ковпака виключає протяги в печі. Тому можна допалювати паливо повністю.

Питання стійкості газової в'юшки можна вирішити в 2-ухколпакових печах, використовуючи наступне технічне рішення. Відстань кільцевого зазору №1 (між зовнішньою стінкою 1-го ковпака і внутрішньою стінкою другого) має бувальщина більше аналогічного відстані №2 (між внутрішньою стінкою 1-го ковпака і паливником).

Ідеальним варіантом печі розглянутої конструкції є виріб, кругле в поперечному перерізі (як в роботах Грум-Гржимайло). Зовнішній корпус печі, в подібному випадку, одночасно грає роль 2-го ковпака. У ньому також існує своя «зона допалювання», в якій йдуть термохимические реакції, що розташовується під склепінням такої печі.

Саме тут відбувається нейтралізація чадних газів, а також різних окислів азоту. Останні виникають через істотні температур згоряння, що перевищують цей показник для канальних печей (полум'яних). Тому в димохід надходять тільки пари Н2О і СО2. Подібні печі спочатку виготовлялися з металу.

Їх можна викласти і з цегли. Однак в двухколпаковой цегляної печі дуже складно, з технічної точки зору, облаштувати дверки прочистние. Та й питання чистки теж досить проблематичний.

Дану проблему вдалося обійти зміною підходу до розміщення ковпаків. Замість принципу матрьошки використовується каскадний послідовність. Ковпак №2 монтується над ковпаком №1. А що з'єднує їх димохід виконується з тильної частини печі. Подібне розміщення знижує ККД максимум на пару відсотків.

При будь-якому рішенні в 2-ій ковпак прекрасно вписуються, при необхідності, регістри підготовки гарячої води. На ККД це не вплине, тому що основне тепло піч отримує від 1-го ковпака.

Зростання вартості палива стало додатковим спонукає мотивом для відродження двухколпакових версій печей. Регістри в другому котлі не порушують режиму горіння, а ковпак 1, викладений їх цегли з низьким показником теплопровідності, виступає прекрасним ізолятором високотемпературного каскаду від тепловтрат паразитного типу.

У 2-ий ковпак гази надходять з температурами:

• досить низькими, що дозволяє використовувати теплообмінники, виготовлені зі звичайних матеріалів, без урахування необхідності протидії прогорання, або осідання сажі;
• досить високими для ефективного розігріву води. При величині ККД = 80%, температура газів задається діапазоном (200-400) ° С.

Переваги даної конструкції

Порівняння колпакових печей з канальними дозволяє відзначити їх значну стійкість до можливих деформаційних навантажень. Виріб вимагає мінімального часу для прогріву і зберігає тепло дуже довго, навіть якщо заслінка відкрита.

Подібні печі характеризуються:

• тривалими термінами експлуатації;
• мінімальними кількостями сажі і кіптяви. Практично все це згорає до стану золи;
• ККД подібних печей ≥ 80%;
• Технологія кладки доступна навіть починаючому пічник. Досить суворо дотримуватися порядовкам;
• Система наявного нагрівання тіла печі перевершує по ефективності аналогічну конструкцію у канальних печей;
• Простота обслуговування. Вимагає чистки значно рідше інших конструкцій цегляних печей;
• Може зводитися на об'єктах будь-якого призначення (житловий будинок, баня, офіс, квартира тощо);
• В даний час існує понад ста варіантів креслень (порядовок) і схем двухколпакових печей різної конфігурації, обсягів і призначення;
• Не потребує спеціального розрахунку тяги і висоти димоходу;
• Потрібний мінімальний час на розпалювання;
• Допустима установка значних нагрівальних елементів;
• Тіло печі прогрівається рівномірно (верх / низ);
• Здатна довго зберігати тепло.

Кладемо Колпакова піч

Щоб піч, ідеальна в теорії, добре гріла на практиці, варила і сушила, її потрібно правильно скласти і використовувати для цього потрібні матеріали. Це твердження справедливо подвійно, коли мова йде про печах розглянутого типу.

У двухколпакових печах теплове навантаження на матеріали гранично висока. Тому легко зробити помилку і виконати подібну конструкцію з масивними стінами. Вогонь в ній горіти буде, а ось замість очікуваного тепла отримаєте дим і кіптява.

Аналіз порядовок печей Кузнєцова різного призначення, в основу яких покладено 2-ухколпактовий варіант, (опалювально-варильних, для лазні, з установкою водогрійного котла двоконтурного і т.д.), дозволяє виявити дуже характерну особливість. На одиницю Nвид, рівну 500 Вт / м² зовнішньої поверхні матеріалу витрачається менше майже в 1,5 рази, ніж у виробах традиційних конструкцій.

Це має як плюс (здешевлення конструкції через необхідність меншої кількості цегли і розчину для кладки), так і мінус. Такі вироби висувають високі вимоги до розробки та неухильного дотримання всіх технологічних нюансів ведення кладки. Так як фактична теплове навантаження, безпечна для толстостенной печі, здатна зруйнувати стінку тонку вже на стадії розгінної топки.

Будівельна механіка теж повинна бути близька і зрозуміла пічник, який вирішив викласти Колпакова піч своїми руками. Найпростіше підтвердження даного тези - міцності стінки, викладеної з використанням глиняного розчину, якщо зменшується її товщина, падають значно швидше, ніж у цементної кладки. Це висуває підвищені вимоги до фундаменту подібної печі. Пічник зобов'язаний неухильно слідувати рекомендаціям автора порядовки, з якої він працює. Причому, не тільки при облаштуванні фундаменту, але далі, на всіх інших етапах кладки печі.

Апріорі високі навантаження, що діють на матеріали, з яких виготовлені будь-які моделі колпакових печей розробки Кузнєцова, спочатку мають на увазі готовність пічника детально опрацювати конструкцію і слідувати конструкторським принципам, які мають статус основоположних.

Їх першоосновою є плаваюча топка. Викладається вона з вогнетривкої цегли (шамотного). Найбільш затребуваними марками є Ш-5, а також ШБ-8. Решта тіла печі кладеться з цегли рядової керамічної, марок від М150 і вище.

Нагадаємо, що плаває, вона називається тому, що:

• Навколо топливника з усіх боків, або в строго встановлених порядовками місцях, формується сухий шов.

Техніка його виконання наступна. Після завершення кладки останнього ряду шамотної цегли, проводиться видалення розчину з усіх швів між ним і керамічною цеглою. В утворюються порожнечі вставляються спеціальні прокладки, які готуються з різних типів мінерального картону. Найчастіше використовуються каоліновий і базальтовий. Можливе використання інших технологій, які обов'язково обумовлюються в специфікації, що є на конкретну піч.

• Незв'язність модулів. Цей принцип підлягає неухильному дотриманню. Шамотна цегла в будь-яких варіантах не повинен вставлятися в пази між керамічною цеглою (зворотне твердження також справедливо), навіть якщо є демпфирующие шви.

Теплоємність шамотної цегли і його ТКР значно відрізняються від тих, які має рядовий керамічна цегла. Тому топка, при наявності зв'язку з основним тілом печі, просто порве кладку вже на стадії розтоплення.

Саме тому потрібно виконувати топливник для подібних печей як досить компактного модуля, вставленого в гніздо, підготовлене з цегли керамічної. При цьому існує ряд технічних нюансів забезпечення відведення газів через димохід.

Вельми важливо використовувати в роботі тільки матеріал, пойменований в специфікації до печі, а також вказаний в порядовке. Конструкції подібних печей прораховані і високотехнологічні. Тому заміна вельми негативно позначається на працездатності готового виробу. У кращому випадку, піч доведеться ремонтувати. У гіршому, розбирати повністю і викладати по-новому.

практичні кроки

У цій статті ми торкнемося тільки основи практичної кладки. Допомогти розібратися в питанні більш детально дозволить знайомство з відео, які в надлишку є в інтернеті.

Наприклад, тут:

Якщо ви хочете розібратися в питанні всебічно і приступити до роботи «у всеозброєнні», рекомендуємо придбати якийсь підручник по кладці печей. Наприклад, Симаков В.Г. «Печі, каміни, барбекю». Москва, ЕКСМО, 2011 рік.

На сайті І.В.Кузнецова, в розділі ковпакові печі, креслення (іменовані порядовками) на печі будь-якого призначення, потужності і комплектації доступні для ознайомлення і скачування без обмежень.

матеріали

Якщо ви плануєте класти піч по одному з існуючих проектів, то вам слід отримати на неї два документа: специфікацію, в якій перераховані всі необхідні матеріали в варіанті: назва матеріалу / марка / потрібну кількість / середня ціна на ринку. Останній пункт потрібно уточнювати на дату прийняття рішення про кладці печі.

Як правило, незалежно від обраного варіанту майбутньої Колпакової печі, для її зведення потрібно придбати:

• Мастику вогнетривку (спеціальна суха суміш для кладки шамотної цегли);
• Вогнетривку цеглу (шамотна);
• Керамічний одинарний повнотіла цегла (від М150 і вище);
• Матеріали для приготування кладок розчинів: цемент, глина, пісок;
• Фанера багатошарова листова для опалубки;
• Лист сталевий для підлоги перед топкової дверцятами;
• Арматура та армована дріт;
• Куточок сталевий;
• Брус струганий дерев'яний;
• Пічна фурнітура (засувки, дверки, в'юшки);
• Фольга металізована;
• Варильна панель (якщо плита опалювально-варильна);
• решітка колосниковая .

інструмент

Щоб мати можливість виконати будь-яку технологічну операцію в процесі виготовлення цегляної Колпакової печі майстру потрібно:

• Електродриль зі спеціальною насадкою, або міксер будівельний;
• Пила дискова;
• болгарка;
• Кусачки і плоскогубці;
• Кельми (кельму);
• Лопата совкова;
• Рівень (краще лазерний).

У професійного пічника цей перелік значно довше. Тут перераховано лише основний інструмент.

В ідеалі кладкою печі слід потурбуватися на стадії будівництва будинку. Це набагато простіше, дешевше і ефективніше.

Однак сучасні технології дозволяють вписати піч в готовий будинок. Подібна робота вимагає більше часу і витрат, а також проведення додаткових розрахунків.

На закінчення цієї статті пропонуємо вам фотозвіт про кладці двухколпаковой опалювально-варильної печі Кузнєцова. З додатком порядовок і вертикальних розрізів.

Вдалої роботи!