Что такое колпаковая печь Кузнецова, и чем она принципиально отличаются от традиционных, или канальных печей? Давайте разберёмся в подробностях.

Поясню сразу, что речь у нас будет идти именно о кирпичных печах Кузнецова. Современные буржуйки — металлические печи медленного горения — мы пока рассматривать не будем.

Богатое разнообразие печей, встречающихся в нашей стране и не только, можно условно разделить на две категории: печи канальные (оборотные) и печи колпаковые. Есть, конечно же и промежуточные варианты. Но эти две — наиболее типичные, и в устройстве своём опираются на два различающихся между собой принципа.

Канальные (оборотные) печи

Основной принцип канальной печи — длинный дымоход, по которому топочные газы протягиваются в трубу. Тепловая энергия отбирается у выходящих газов по мере их продвижения по каналам дымохода. Чем длиннее дымоход, тем больше тепла остаётся в печи, однако и тяга с удлинением дымохода падает. Потому должна соблюдаться правильная пропорция между длиной дымохода и тягой. Самые распространённые варианты: трёхоборотка и пятиоборотка. В первом случае в печи три канала, во втором — пять. Оборотные печи можно назвать печами принудительного движения газов. Газовые потоки, выходящие из топки неоднородны по температуре: есть потоки более горячие, есть менее. В дымовых каналах эти потоки перемешиваются, их температура усредняется. Газовый поток движется как одно целое. Самые ходовые: «голландка» (отопительная) и «шведка» (отопительно-варочная).

Колпаковые печи

Принцип устройства колпаковых печей иной. Схема колпаковой печи на рисунке. Топочные газы, выходя из топки, попадают в колпак (один или два) и для того чтобы попасть в трубу, должны опуститься в нижний ярус колпака. То есть на пути топочных газов встаёт преграда, или подвёртка, и газам приходится, прежде чем они покинут колпак и попадут в трубу, отдать часть тепла верхней части колпака. Действие колпака основано на том физическом явлении, что более лёгкие, то есть более горячие газы поднимаются вверх, а более холодные опускаются вниз. В то же время, газы менее горячие, попав в колпак, занятый более горячими газами, могут покинуть колпак понизу и, устремляясь в трубу, не перемешиваются с более горячими, которые какое-то время находятся в верху колпака. Таким образом происходит разделение газовых потоков на более горячие и менее горячие, которые ведут себя по разному. Менее горячие не мешают более горячим отдавать тело в верхней части печи, или колпака. Это первое отличие колпаковых печей: раздельное движение разнотемпературных потоков. И второе различие в том, что потоки движутся более свободно, чем в оборотных. Поэтому применительно к этим печам мы говорим о свободном движении газов.

Сухой шов в печи

В дополнение к этому на выходе из топки в печи делается ещё так называемый сухой шов — небольшая щель в два-три сантиметра, чтобы ещё больше разделить потоки по температуре. По сухому шву наиболее холодные фракции топочных газов вытекают низом и уходят прямотоком в дымход и трубу. Более горячие — поднимаются вначале в верх колпака и, отдав ему часть своей тепловой энергии и слегка остынув, вынужденны опуститься вниз и только после этого уйти в дымоход и в трубу.

Таким образом колпак оказывается более эффективной конструкцией, лучше отбирающей тепло у выходящих топочных газов, и не требующих для эффективной теплоотдачи длинного дымохода. Что предоставляет лучшие возможности для проектирования бОльшего разнообразия печных конструкций. Ну а если мы над первым колпаком разместим второй, то ещё больше улучшим теплотехнические характеристики печи. И при совсем незначительном удлинении дымохода получаем серьёзный прирост в сохранении тела внутри печи.

Что же в итоге мы получаем?

Преимущества колпаковых печей

Двухколпаковые печи имеют целый ряд преимуществ перед классическими канальными, или оборотными печами.

Во-первых, лучший отъём тепла у топочных газов делает их более экономичными. Нужно меньше дров для того же результата.

Во-вторых, более равномерный прогрев всего печного массива и более равномерная теплоотдача в помещение. Эти печи медленнее прогреваются до максимума и дольше отдают тепло в пространство, и, как следствие, медленнее остывают. В итоге в помещении между топками меньшее колебание температуры.

В-третьих, более короткий дымоход позволяет проектировать большее разнообразие конструкций, вписываемых в конкретные условия и обстановку помещения. Меньше опасности ошибиться с длиной дымохода, а это значит — большая уверенность получить печь без выкрутасов. Меньшая зависимость от внешних погодных условий, которые могут создавать неблагоприятные условия ведущие к образованию тепловой пробки в дымоходе, дымлению печи и плохому поведению на стадии розжига. Такие ошибки нередко создают дополнительные трудности при топке печи.

В-четвёртых, разделение газовых потоков ещё в топочном пространстве (благодаря сухому шву) и отводу более холодных газов за пределы топки создают более благоприятные условия для горения. А это повышает эффективность использования дров и уменьшает образование сажи, так как углеводороды древесины сгорают (окисляются) в оптимальных условиях. При правильно подобранном режиме горения сажи может вообще не образовываться, и из трубы поднимается лёгкий белый дымок, по сути пар — смесь углекислого газа и паров воды. Меньше коптится внутреннее пространство колпаков. Отсюда и реже требуется его очищение.

В-пятых, колпаковые печи могут быть более эффективно использованы для отопления с помощью выносных отопительных радиаторов. Чтобы организовать водяное отопление помещения, в традиционных печах нагревательный элемент (регистр, краб) встраивается в саму топку — ему там больше негде быть, так как в каналы его не встроишь. Он потому и называется в народе «крабом», что по форме напоминает этакого стального краба, охватывающего с боков топку. Но работа регистра состоит в том, чтобы прогонять по системе теплоноситель, который, проходя через топку, охлаждает её. В итоге дрова горят не в оптимальном температурном режиме, а постоянно охлаждаемые. Максимальная температура в топке с крабом всегда будет ниже аналогичной топки без краба. В колпаковой же печи есть свободные пустоты, или карманы в колпаках, куда можно вставить обогревательный регистр без ущерба для топочных процессов. Таким образом внешнее отопление не мешает оптимальному режиму горения дров. Это опять же ведёт к более высокой эффективности работы колпаковой печи.

В-шестых. Чтобы понять это преимущество, стоит вспомнить, что печь канальная по настоящему начинает отдавать тело только после того, как все дрова прогорели до углей и мы перекрыли дымоход, препятствуя выносу тепла в трубу. Причём чем раньше мы это сделаем, тем больше тепла сохраним. Однако если мы закроем печь на стадии раскалённых углей, есть опасность появления какого-то количества угарного газа, образующегося в условиях недостатка кислорода. Во время топки реакция окисления углерода до СО и СО2 взаимообратима. СО, образующийся в какой-то момент горения в определённых зонах топочного пространства тут же окисляется до СО2, а СО2 в свою очередь, отдавая кислород, восстанавливается до СО. И т. д.

Но когда мы печь закрыли и ограничили поступление кислорода воздуха, а температура ещё высокая (реально она должна быть больше 400 градусов), вполне возможно восстановление СО2 до СО и накопление последнего в топочном пространстве. Поэтому для страховки от этой опасности СНИПы и предлагают сверлить в задвижке отверстие 15 мм, чтобы сохранялся небольшой подсос воздуха в топочную камеру сквозь щели закрытых дверец. Ну а на практике это означает, что для страховки желательно на последней стадии, когда в топке остались только угли, задвижку закрывать не до конца, но оставляя небольшую щель 2-3 мм для создания такого страховочного подсоса воздуха. Ну а что в итоге имеем? Имеем потерю тепла через дымоход.

Что же происходит в колпаковой печи? За счёт разделения газовых потоков, даже при полностью открытой задвижке, теплопотерь через трубу практически не происходит. С более холодными газами тепло тоже, конечно же, выносится в трубу, но много меньше, чем в канальных печах, которые буквально через час остаются уже как бы и не топленными вовсе, стоит нам по рассеянности забыть закрыть задвижку. Колпаковые же печи колпаками удерживают основное тепло и остывают намного медленнее. И потому задвижка, закрытая не до конца, со щелью 2-3 мм, практически никак не ухудшит теплосбережение. Проводились специальные испытания теплопотерь с открытой задвижкой после топки и с закрытой. Отличия совсем небольшие. К следующей топке печь с полностью открытой задвижкой остывала всего на 2-3 градуса сильнее по сравнению с печью с закрытой задвижкой.

И если у вас есть страх угореть или вы привыкли закрывать печь только после того, как угли совсем погасли, самый резон переходить на печь Кузнецова. С ними вы можете не бояться такой опасности.

В-седьмых. Это преимущество так же вытекает из принципа разделения газовых потоков. Если мы оставляем задвижку открытой или частично прикрытой после протопки, мы создаём в своём помещении дополнительную возможность для вентиляции. Поскольку любая печь с открытой задвижкой работает как вытяжная конструкция, активно вентилирующая помещение, и тем сильнее, чем у неё лучше тяга. А вентиляция, как мы знаем охлаждает помещение, вынося из него тёплый воздух и засасывая холодный. В оборотной печи она ещё и вытягивает тепло из самой печи. Ну а колпаковая печь, опять же, застрахована от таких теплопотерь. То есть она и помещение позволяет вентилировать (если мы не плотно закроем задвижку), и тепло не отдаёт в трубу.

Вот сколько преимуществ у колпаковых печей. Так что уверен, что будущее за ними. По сути двухколпаковые печи, или как их у нас называют печи Кузнецова (хотя первую такую печь разработал Подгородников), — это новое слово и следующий шаг в печном деле, как в теории, так и в практическом воплощении этой теории. И множественный интерес к ним только подтверждает их бесспорные преимущества. И хотя существует много критики в их адрес, она, по сути, обусловлена в основном тем,что печники старой школы, привыкшие строить традиционные «шведки» и «голландки», просто не хотят с ними расставаться и подхватывать это печное нововведение. Но это их дело — каждому своё. Я же для себя уже давно решил, что к старым оборотным больше возвращаться не буду. Не вижу смысла трёхать на телеге, когда можно ехать на авто. Сравнение, конечно же условное, так что понимать его нужно в контексте сказанного. А не в смысле того, что я противник природных решений и, если честно, то телега мне милее.

2 комментария на “Свободное движение газов”