Отопительный щиток – порядовка своими руками

Многофункциональная отопительно-варочная печь шведка, представленная в нашей публикации, — довольно серьезное сооружение, которое не всякий желающий способен сложить своими руками. Но если вы живо интересуетесь ее возведением и уже построили свою первую печку, то наверняка справитесь с этой задачей. Вначале мы предлагаем разобраться в устройстве отопителей данного типа, а затем рассмотрим нюансы их строительства.

Особенности конструкции

Классическая шведская печь, изображенная на схеме в разрезе, состоит из следующих элементов:

Особенности конструкции
  • топливник и расположенная под ним зольная камера;
  • чугунная варочная поверхность;
  • духовой шкаф, устанавливаемый на одном уровне с колосниками;
  • над плитой устроена ниша для сушки вещей, при желании может разделяться на несколько малых отсеков – печурок;
  • система вертикальных каналов (дымооборотов) занимает всю заднюю часть отопителя.

Есть 2 непременных атрибута, по которым шведку можно безошибочно отличить от других конструкций, встречающихся в интернете и технической литературе. Во-первых, эта печь не бывает без духовки, а во-вторых, всегда имеет в задней части сеть из 3 дымооборотов.

Особенности конструкции

Традиционная печь-шведка работает так: при горении дров в топке инфракрасное тепло от пламени передается варочной плите, а от нее – воздуху помещения. Другая часть теплоты вместе с продуктами горения, пройдя вертикальную перегородку, омывает корпус духового шкафа, а затем через проход в нижней части устремляется в канальную систему. Там дымовые газы делают 3 оборота, нагревая сплошную кирпичную кладку задней стенки, и выбрасываются наружу через дымоход.

Особенности печи Кузнецова

Эффективность и экономия углеводородов – главная особенность этих разработок. Изобретатель главное внимание уделяет рациональной циркуляции газов внутри конструкции, — внутренние каналы устроены таким образом, что позволяет создать интенсивные потоки сгоревших продуктов с теплым воздухом внутри конструкции, которые передают максимально возможное тепло на стенки печи.

Задержка нагретых воздушных масс в полостях – это главное и основное условие для максимальной теплопередачи от сгоревших углеводородов. Так называемая колпаковая конструкция позволяет закручивать воздушный поток внутри камер, задерживаясь там, что и отличает от всех других обогревательных устройств на дровах, где нагретый воздух не встречает сопротивления и почти вся тепловая энергия вылетает в трубу.

Принцип работы

Наиболее распространённым решение является конструкция с двумя колпаками, которые находятся друг над другом. При этом во вторую камеру воздух поступает с нулевого уровня, т.е. только на пути нагретого воздуха возводиться преграда. Таким образом, воздушные массы насильно удерживаются максимально возможное время в каждом колпачном отсеке, при этом передавая практически всю энергию кирпичным стенкам печи. КПД некоторых конструкций достигает 90%!

Особенности печи Кузнецова

Видео о технологии Кузнецова:

Помимо вихревых движений воздушных потоков, создаваемых в конструкциях, последние оснащаются дополнительными задвижками, которые позволяют перенаправлять тёплые газы. Таким образом, есть возможность переключать тепловые режимы.

При «летнем» (экономном) режиме печка настроена с акцентом на приготовление еды, минуя обогревательные элементы конструкции.

Немного теории

Традиционные домашние печи с варочными плитами, «голландки» и «шведки», невзирая на конструктивные различия, объединяет между собой одна общая особенность. Она влияет на эффективность работы этих тепловых приборов — это естественная тяга дымохода. Без тяги не будет функционировать ни одна из большинства известных печей, недалеко ушли в этом отношении и твердотопливные котлы.

Оговоримся: ни одна, кроме кузнецовской, ведь только детища Игоря Владимировича не требуют для своей работы естественной тяги.

Немного теории

Секрет эффективной работы, что отличает двухколпаковые печи Кузнецова от всех прочих, кроется в принципе свободного перетекания газов, для которого не нужна дополнительная энергия извне.

Очень подробно и доступно об этой теории изложено в статьях, размещенных изобретателем на страницах собственного веб-ресурса Там же в открытом доступе есть проекты печей, уже введенных в эксплуатацию. Мы рассмотрим теорию вкратце, сравнивая традиционный способ сжигания твердого топлива с процессами, происходящими в колпаковой печи. Итак, в обычной или канальной печи типа «голландки» движение воздуха и продуктов сгорания обусловлено наличием тяги в дымоходной трубе.

Естественная тяга является внешним фактором, действующим в зависимости от:

Немного теории
  • перепада высот между входом в поддувало и верхним срезом трубы;
  • разницы температур наружного воздуха и дымовых газов;
  • ветровой нагрузки.

То есть, тяга присутствует даже в том случае, когда отопитель бездействует, лишь бы была открыта заслонка. В рабочем режиме печи тяга усиливается многократно, скорость газов резко возрастает. В результате в топку поступает много воздуха, температура горения падает, КПД сжигания дров уменьшается. Ограничивая доступ воздуха заслонкой, мы заставляем топливо тлеть при недостатке кислорода, что тоже не является оптимальным режимом для извлечения тепловой энергии 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:

Немного теории
  • при открытой заслонке раскаленные газы быстро движутся по кирпичным каналам, не успевая передать стенкам теплоту;
  • если заслонку прикрыть, то скорость потока уменьшится, но материал каналов не способен вобрать всю выделяющуюся теплоту и передать ее в помещение, поэтому часть энергии все же вылетает в трубу.

По этим причинам КПД использования почти всех существующих печей редко достигает 60%. В разработках Кузнецова успешно решены обе проблемы, КПД сжигания топлива и КПД использования выделяющейся теплоты находятся на уровне порядка 80%. Подобный показатель может выдать далеко не всякий котел, работающий на твердых видах топлива. И.В. Кузнецов изложил основы конструирования печей в соответствии с принципом свободного перетекания газов, который мы рассмотрим ниже.

Читайте также:  Изготовление мангалов и барбекю из кирпича: чертежи, схемы, порядовки

Немного теории

Нюансы строительства

Пропорции и размеры камер «шведки» тщательно выверены, поэтому вносить изменения в схему кладки могут лишь опытные мастера – печники. При возведении печи нужно учесть следующие моменты:

  1. Сооружение массивное – необходим надежный фундамент, не связанный с основанием дома.
  2. Поскольку отработанные газы движутся в шахты через нижнее отверстие, печка интенсивно прогревает пол. Чтобы избежать бесполезного расхода тепла, под основание закладывается жаростойкая теплоизоляция – 3—5 слоев базальтового картона.
  3. Тело шведского отопителя испытывает высокие температурные напряжения. Поэтому топливник изнутри выкладывается шамотным (огнеупорным) камнем, а для строительства используется качественный песчано-глиняный раствор с добавлением мертеля.
  4. Встраивать вместо духовки котел водяного отопления недопустимо, если подобная реконструкция не предусмотрена проектом. Интенсивный теплосъем существенно уменьшит температуру газов, снизится тяга и эффективность обогрева от грубы. Газоходы станут забиваться сажей.
  5. «Шведку» можно дополнить камином – построить его со стороны отопительного щитка, организовав отдельные дымоходы. Вариант второй: каминная топка со своим газоходом выводится в общую трубу, но топится при неработающей печке.
Нюансы строительства

Устройство железобетонного основания под печку — схема в разрезе

Важный момент. Для перемещения газов внутри вертикальных каналов требуется хорошая тяга. Оголовок дымохода придется поднять минимум на 60 см выше конька и проследить, чтобы он не попал в зону ветрового подпора других зданий.

Обзор более сложных печей с духовкой и плитой

Печь, описанная выше, в основном подходит для приготовления пищи. Примерно такой же функционал и у небольшой печки-барбекю, которая, как правило, устанавливается на открытом воздухе. Но есть и более сложные конструкции, которые с успехом выполняют не только «кулинарную», но и отопительную функции. Например, это может быть…

  • Печь с водяной коробкой. Ее теплоотдача составляет около 600 ккал/ч при протапливании дважды в день.
  • Печь-«шведка». Главные достоинства этого варианта – компактность в сочетании с высокой эффективностью.
  • Двухколпаковая печь. Эффективно обогревает помещение до 45 м. кв., но в то же время очень компактна. Размеры основания – 5х4 кирпича или 5х3.5 кирпича.
Обзор более сложных печей с духовкой и плитой

Ремонт печей с духовкой и плитой имеет свою специфику, как и любая другая печная конструкция для бани или дома. Однако эта тема заслуживает отдельного и детального рассмотрения.

Рекомендуем вам просмотреть видео, чтобы лучше понять и усвоить принципы кладки печи.

Конструкция и принцип действия

Печь камин Кузнецова работает по принципу равномерного распределения теплого воздуха. Внутри установки используются специальные сосуды, которые заставляют теплоноситель циркулировать. Элементы находятся в различном порядке, предусмотрены пустоты, в которых скапливается газ. Всё начинается с загрузочной камеры, когда производится закладка и происходит выделение тепла.

Важно! Особенность установки кроется в неограниченном доступе к пламени.

В сосудах осуществляется рассеивание тепла. Пламя до конца не гаснет, всегда остается свободным небольшой зазор. Горячий газ, как известно, стремиться найти выход, поэтому поднимается вверх.

Конструкция и принцип действия

За основу изобретателем И. В. Кузнецовым была взята колпаковая печь, известная своей экономичностью.

Так выглядит колпаковая печь — прообраз модели Кузнецова

Высокий КПД таких печей обусловлен характером движения дымовых газов. Если в канальных печах они вытягиваются в дымоход, зачастую не успев отдать тепло кирпичному массиву, то в колпаковых долго клубятся под сводом колпака, пока не остынут. Только тогда они опускаются вниз, к выходному отверстию, откуда затем попадают в дымоход.

Изобретатель работал с усложнённым вариантом такой печи, имеющей два колпака.

Схема двухколпаковой печи

Как видно, колпаки соединены последовательным образом, то есть отбор тепла дымовых газов происходит по двухступенчатой схеме. Прежде за возведение печей с такой конструкцией брались не очень охотно — не только из-за сложности, но и некоторых нежелательных особенностей. Так, к примеру, тяга во втором колпаке легко может сорвать газовую пробку в первом, сводя на нет эффект «газовой вьюшки».

Конструкция и принцип действия

С этим недостатком мастер справился следующим образом. Печь была оснащена так называемыми низовыми каналами, проложенными в обход аккумулирующих тепло частей массива. Пока в топке горит пламя, образуемый им конвективный поток обеспечивает работу тяги в обычном режиме. Когда топливо будет израсходовано и конвекция прекратится, тяга сама собой перераспределится таким образом, что холодный воздушный поток будет следовать через низовые каналы, а не через нагретое тело печи.

Это решение не только скомпенсировало неустойчивость газовой вьюшки, но и оказалось более надёжным: образованную газами пробку может вытянуть сильным порывом ветра, тогда как в печи Кузнецова тяга при любых условиях перенаправляется подальше от горячего массива. Кроме того, благодаря наличию низовых каналов отпадает необходимость в обустройстве вентиляции помещения.

Схема строительства печи Кузнецова своими руками

Построить хорошую печь из кирпича довольно сложно, для этого нужно обладать умением. Мастерство всегда передавалось из поколения в поколение, и одним таким известным печником является И.В. Кузнецов. Он использовал специально разработаный принцип строительства печей.

Устройство печи Кузнецова

В большинстве моделей, которые были придуманы ранее, горячие газы всегда двигались по каналам. Во время их движения конструкция нагревалась, а затем сама остывала. Это движение газов образовывала тяга.

При этом корпус прогревался неравномерно, что в итоге приводило к трещинам. Теплообменник помещался в топку, потому что больше для него места не было. Там он напрямую контактировал с огнем и его срок службы быстро иссякал.

Кузнецов использовал для своей модели совсем другой принцип движения газа. Печь имеет колпаки, перевернутые вверх дном. Колпаки можно крепить друг над другом и связать между собой сухим швом, в результате чего по ним начинает проходить газ от одного колпака к другому. Именно из-за этого принципа работы печь Кузнецова еще называют колпаковой.

Читайте также:  Каминные часы картинки – повесить каминные часы с канделябрами

Совершенствовать свои конструкции И.В. Кузнецов начал в 1962 году, и вокруг него собралось большое количество единомышленников. Многие дачники также хотят создать печь Кузнецова своими руками. Скажем сразу, построить колпаковую печь Кузнецова своими руками можно, но вот многие потаенные секреты единомышленники мастера раскрывать не стали, а, может, их просто и нет.

Стоит отметить, что, благодаря принципу работы печи Кузнецова, есть возможность не только создать отдельное отопление в доме, но еще и получить подачу горячей воды. Для этого колпак с задней стороны необходимо оборудовать стальным теплообменом.

Преимущества колпаковой печи Кузнецова:

  • Дымные газы расслаиваются по всей конструкции одинаково после топочной камеры.
  • В одной постройке может быть не один, а несколько колпаков. Они помогут достичь больше тепла.
  • Колпак находится около топки и в него попадают все угарные газы. Поэтому зола, угарный газ и летучий углеводород, которые в других печах выходят через дымоход, в данном случае догорают под колпаком. Это позволит увеличить теплоотдачу и минимизировать выработку сажи.
  • С помощью своей конвекции все продукты, образующиеся в результате горения, не могут выбраться из печи, поэтому отдают ей свое тепло.
  • Теплообменник в этой постройке находится в колпаке или снаружи топочной камеры, поэтому он не влияет на температуру огня и не может снизить КПД.
  • Особенности конструкции и принцип работы

    Принцип устройства колпаковых печей достаточно простой и заключается в том, что нижний ярус конструкции и очаг совмещаются в общее пространство. Его и называют колпаком, внутри которого осуществляется циркуляция раскалённых газов.

    Самые лёгкие раскалённые газы, которые образуются при сгорании топлива, поднимаются кверху колпака. Там они будут находиться до тех пор, пока всё их тепло не перейдёт кирпичным стенкам кладки.

    Стандартная конструкция колпаковой печи

    При остывании они становятся тяжёлыми и опускаются вниз. На их место «приходят» следующие горячие газы, и такой круговорот происходит до тех пор, пока в очаге горит топливо. Таким образом, горячий воздух всегда находится под своеобразным колпаком, пока кирпич не заберёт на себя всё тепло. Он не сможет выйти пока полностью не остынет и не станет тяжёлым, чтобы опуститься вниз.

    Для того чтобы понять как действует такая печь, мы можем рассмотреть вариант со стеклянной ёмкостью, когда в ней горячий дым не может никуда выйти и постепенно опускается вниз при охлаждении.

    Но необходимо знать, что остывший газ, который снижается книзу, не холодный в прямом смысле этого слова. Он имеет температуру более 200°С, а температура горения твёрдого топлива около 800°С, поэтому и воздух, поднимающийся вверх, будет такой же горячий. Остывая, газ опускается к выпускным каналам, которые расположены внизу печной кладки.

    А затем он поступает в следующий колпак, находящийся над первым. И если для этого колпака газ был достаточно холодными, то для верхнего он будет раскалённым и поэтому опять поднимется в самый верх. Там они также нагреют материал стенок печи. После остывания опустятся вниз, как и в первом случае, но уже с температурой около 130°С.

    Вот и весь процесс работы печи, но, как и у каждого эффективного устройства, здесь присутствует небольшой нюанс, который называется «сухой щелью». Она представляет собой проём, расположенный вертикально в печи шириной около 2–3 сантиметров, который совмещает топку с нижним колпаком от самого пола до конечной точки камеры.

    Сухой шов в кладке колпаковой печи

    Банная печь имеет такой же принцип работы, как и отопительная, но по своей конструкции немного отличается.

    • Нижний колпак оснащён специальным металлическим противнем с камнями.
    • Есть доступ для поступления воды и специальные отверстия для выхода раскалённого пара.
    • Печь имеет более толстые наружные стенки, которые дают возможность камням максимально нагреваться, а само помещение не перегревается.
    • Колпак имеет контур для нагрева воды в моечной комнате.

    Камни подогреваются двумя методами:

    • Непосредственно от раскалённых газов.
    • В стальном закрытом поддоне.

    Так как камни располагаются вверху первого колпака и поэтому они прогреваются до максимальной температуры. Это происходит за счёт того, что раскалённый воздух «обволакивает» камни со всех сторон одновременно.

    Для такой печи лучше всего приобретать округлые обтекаемые камни. Такая форма будет отлично справляться с нагревом воздуха.

    При возможности к камням можно добавить 1/3 часть чугунных чушек.

    Ранее, до открытий Кузнецова, отопление было канальным, то есть горячий воздух из топки поднимался вверх внутри устройства, нагревая его стенки. Отдавая тепло кирпичам, газы охлаждались и под действием тяги уходили в трубу. Со временем в связи с неравномерным нагревом возникали трещины, и кладка требовала ремонта. Минусы канального нагрева – быстрое остывание, большое количество сажи.

    Движения газов, по теории Кузнецова, происходит свободно. Горячий воздух внутри сооружения задерживают два колпака, расположенные или один над другим, или рядом. Существую варианты с отверстиями в середине куполов. Оба элемента соединены посредством так называемого «сухого шва» — свободного пространства, необходимого для циркуляции газов.

    Схема движения газов в колпаковой печи

    Когда топливо сгорает, горячие газы поступают под первый колпак, соединенный напрямую с топкой. Расширяясь, они не могут двигаться вверх и останавливаются в ограниченном пространстве, где со временем охлаждаются, либо поступают вниз, снижая тягу и задерживая процесс горения. Таким образом, регулировка температуры и мощности горения происходит самостоятельно.

    Читайте также:  Выбираем водяной насос для домашнего отопления для дома и дачи

    Второй колпак создает дополнительную тягу, в результате чего сначала происходит полное сгорание твердого топлива, а полученное тепло сохраняется благодаря пиролизным газам, скопившимся под сводом. Благодаря тому, что раскаленный воздух не улетучивается моментально, а циркулирует внутри устройства, КПД источника тепла достигает 93%. Кроме этого, происходит ощутимая экономия топлива (брикетов, дров или угля), а осаждение сажи сводится к минимуму.

    Разновидности и схемы щитков

    По внутреннему устройству данные сооружения бывают 2 видов:

    • канальные: в теле щитка устроена развитая сеть газоходов, представляющая собой несколько вертикальных каналов, соединенных между собой. Прежде чем выйти наружу, газы совершают извилистый путь по этим ходам, интенсивно отдавая тепло;
    • колпаковые: такой щиток для чугунной печи или плиты имеет одну или две камеры с горизонтальными сводами, где раскаленные газы задерживаются до тех пор, пока не остынут. Только после этого они могут попасть в вертикальный канал и уйти в дымоход.

    Отопители канального типа конструктивно проще, поэтому и сложить их легче. Колпаковые щитки эффективнее с точки зрения отбора теплоты, но в исполнении гораздо сложнее. Новичкам браться за их возведение не рекомендуется, здесь нужна рука мастера. Для самостоятельного строительства представляем вам чертежи и разрезы простого отопительного щитка канального типа с тремя вертикальными газоходами:

    Для того чтобы наша отопительно-варочная печь могла использоваться в летнее время для приготовления пищи, конструкцией предусмотрено переключение дымооборотов на летний режим. Переход осуществляется с помощью трех задвижек, встроенных в газоходы. Кроме того, в верхней части сооружения имеется вытяжная вентиляционная шахта для организации воздухообмена в помещении. Чтобы избежать опрокидывания тяги при сильном ветре, на выходе из шахты установлена решетка с обратным клапаном.

    На следующей схеме, изображенной ниже, показана металлическая варочная плита с отопительным щитком колпакового типа. Как видите, здесь газы после выхода из топки печи попадают в камеру со сводом, откуда ведут 2 канала.

    Поскольку из камеры можно двигаться только вниз, продукты горения с высокой температурой задерживаются под сводом, пока не остынут. Тогда они становятся тяжелее и согласно закону конвекции покидают пространство камеры. В этом случае для повышения эффективности печь с отопительным щитком оборудована трубчатыми нагревателями, размещенными внутри газоходов.

    Поскольку предполагается, что большинство интересующихся людей имеют мало опыта в печном деле, то для самостоятельного строительства предлагается простая канальная конструкция, представленная на первом чертеже предыдущего раздела. В отличие от мастера, несведущему человеку для возведения понадобится порядовка отопительного щитка, которую мы и покажем на схеме:

    Для строительства канального щитка по этой порядовке понадобятся следующие материалы и фурнитура:

    • кирпич красный керамический полнотелый – 309 шт.;
    • задвижка 130 х 130 мм – 3 шт.;
    • дверца для прочистки 130 х 140 мм – 3 шт.;
    • решетка вытяжная с клапаном 150 х 200 мм;
    • глина – 6 ведер;
    • песок – 4 ведра;
    • рубероид – 2 м2.

    Следует отметить, что кладка отопительного щитка ведется по всем правилам печного искусства. Вначале необходимо устроить фундамент из бетона, не связанный с основанием здания. Его верх должен быть на 150 мм ниже уровня пола. Уложив на фундамент гидроизоляционный слой из рубероида, начинают кладку в соответствии с порядовкой. Кладочный раствор надо тщательно размешать из предварительно замоченной и профильтрованной глины и просеянного песка.

    Чтобы правильно сложить своими руками щиток из кирпича, нужно выдерживать толщину шва 3 мм, максимально допустимый слой – 5 мм. После укладки камней каждый ряд нужно проверять на соответствие горизонтали и вертикали с помощью строительного уровня и отвеса. Излишки раствора, выступающие из швов, надо удалять, а внутреннюю поверхность газоходов еще и протирать влажной тряпкой после укладки 3-4 рядов.

    Третье шаг вправо, шаг влево

    Высокие нагрузки на материал в печах Кузнецова требуют не просто тщательной разработки конструкции, но и соблюдения при этом некоторых основополагающих уже конструкторских принципов. Главный из них – плавающая топка из шамотного кирпича марки ШБ-8 или Ш-5. Тело печи выкладывается из керамического кирпича марки не ниже М150.

    Что значит плавающая топка? Во-первых, вокруг нее целиком, или в точно рассчитанных автором местах, должен быть сухой шов. Сделать его не так-то просто: по выкладке последнего ряда шамота (если иное не оговорено в спецификации на печь) глиняный раствор из швов между шамотным и обычным кирпичом выковыривается, а вместо него вставляются прокладки из минерального картона – базальтового, каолинового и т.п.

    Несвязанные и связанные строительные модули

    Во-вторых, нужно неукоснительно соблюдать принцип несвязности модулей. Что это такое, показывает рис. Никакие выступы шамота не должны входить в пазы обычного кирпича, и наоборот, даже с демпфирующими швами. ТКР и теплоемкость шамота существенно отличаются от «кирпичных», и топка, связанная с телом печи, порвет кладку при растопке.

    Также неукоснительно нужно следовать его рекомендациям касательно выбора и подготовки материалов. «Кузнецовки» хоть и кирпичные, но высокотехнологичные, и терпят замену на эрзацы и небрежность не более, чем ракета или подлодка – замену титана и композитов жестянкой. Последствия, правда, не будут столь катастрофическими, но и видеть их придется дома, а не вычитывать в новостях. И платить из своего кармана.

    В целом по технологии: печь Кузнецова может соорудить старательный, внимательный и аккуратный новичок. Но действительно опытный печник, с полупьяна, но бездумно выкладывающий действительно очень хорошую плиту или голландку, на печи Кузнецова обязательно осечется.