Делаем колпаковую печь собственными руками (70 фото)

дея, заложенная в основу колпаковой печи, была разработана и первый раз воплощена русским профессором, основоположником отечественной школы теплотехники Владимиром Ефимовичем Грум-Гржимайло. Сейчас его работы, в части совершенствования конструкций имеющихся и создания новых проектов печей сделанных из кирпича, прекрасно продолжает и развивает Игорь Викторович Кузнецов.

Принцип перемещения газов в колпаковых печах

Понять его можно на простейшем примере. В стакан, перевёрнутый вверх дном, снизу подаётся струйка дыма. Она подымается до донышка, а потом, остывая, течет по стенкам стакана.

Другими словами встречается свободное движение газов под воздействием существующих физических законов. Собственно в этом и заключается значительное отличие печей рассматриваемого типа от других конструкций, где газы перемещаются принудительно, за счёт организации тяги.

Колпак становится своеобразным уловителем для горячих газов. Холодные, как намного тяжёлее, опускаются вниз. Появляется турбулентность, помогающая более полному восприятию тепла стенками колпака.

В вариациях, доработанных Кузнецовым, благодаря применению принципа свободного перемещения газов дыма, их энергия не прогоняется неоднократно в потоке, пока не отдаст значительную часть собственного тепла телу печи. Она греет его сразу.

Самым частым решением в современных отопительных устройствах аналогичного типа считается двухколпаковая схема.

Метод работы выглядит так. Воздух проникает в топливник через поддувало. Сверху камеры сгорания расположено хайло.

В одноколпаковых печах тут сформировывается газовая вьюшка. Это происходит благодаря тому, что нагретые газы, собравшиеся под колпаком, исключают «продувание» тяжёлым холодным воздухом данного объёма (сопоставьте с пробкой, удерживающей воду в перевёрнутом стакане).

Если печь двухколпаковая, то тяга, появляющаяся во 2-ом колпаке, выполняет вьюшку нестабильной. Прежде это было первостепенный основой, в следствии которой такие печи почти что не строили.

При растопке печи обязательно горят наиболее лёгкие и энергичные фракции. На этом этапе процесс горения сопоставим с режимом пиролиза. Преимущество печей Кузнецова состоит в том, что они изначально спроектированы под данный режим. Газы, выделяющиеся в процессе пиролиза, дожигаются под сводом первого колпака. Практически данное подсводное пространство роль играет дожигателя в печах газогенераторного типа.

Процесс горения, происходящего под 1-ым колпаком, практически считается саморегулируемым. Когда горючее в топочной камере разгорается интенсивнее, чем требуется, то:

формирующаяся под ним газовая «подушка» дожигаемых газов становится шире в одну-единственную, доступную для этого, сторону, вниз;
это приводит к усложнению, идущего вниз, оттока холодных газов;
уменьшение оттока ослабляет тягу;
интенсивность горения падает.

При ослаблении горения происходит обратная реакция. На последнем этапе камеры сгорания, когда горение идёт в малоактивном режиме, либо на стадии дотлевания оставшихся углей, оба колпака переходят на рабочий режим теплоприёмников (точно также канальным печам). Они просто добирают останки тепла.

Но и на данном шаге плюсы колпаковых печей откровенно выражены. В канальных печах, соответственно с законом Бернулли, подавляющая часть данного тепла улетучивается в вытяжную трубу. А под колпаком почти что все оно уйдёт на нагрев стенок.

Если с наружной стороны дует шквальный ветер, то в печах канального типа процесс дожигания приходится прерывать, выгребая из топливника не догоревшее горючее и угли, после этого закрывать вьюшку. Иначе печь достаточно стремительно остынет.

В печах колпакового типа похожая трудность отсутствует как правило. Резко расширяющийся переход от дымоотвода к наружному колпаку исключает сквозняки в печи. Благодаря этому можно дожигать горючее полностью.

Вопрос стойкости газовой вьюшки решить можно в 2-ухколпаковых печах, применяя следующее техническое решение. Расстояние кольцевого зазора №1 (между внешней стенкой 1-го колпака и внутренней стенкой второго) должно быль больше подобного расстояния №2 (между внутренней стенкой 1-го колпака и топливником).

Отличным вариантом печи рассматриваемой конструкции считается изделие, круглое в поперечном сечении (как в работах Грум-Гржимайло). Внешний корпус печи, в таком случае, одновременно роль играет 2-го колпака. В нём также есть собственная «территория дожигания», в которой идут термохимические реакции, располагающаяся под сводом подобной печи.

Конкретно здесь происходит нейтрализация угарных газов, а еще разных окислов азота. Последние появляются из-за значительных температур сгорания, превышающих данный показатель для канальных печей (пламенных). Благодаря этому в дымотвод поступают только пары Н2О и СО2. Такие же печи изначально изготавливались из металла.

Их можно выложить и из кирпича. Но в двухколпаковой печьки из кирпича очень тяжело, в техническом проекте, оборудовать дверки прочистные. Да и вопрос чистки тоже очень проблематичен.

Эту проблему получилось обойти изменением подхода к расположению колпаков. Заместь принципа матрёшки применяется каскадная очередность. Колпак №2 устанавливается над колпаком №1. А объединяющий их дымотвод исполняется с тыльной части печи. Аналогичное расположение понижает КПД максимум на пару процентов.

При любом решении во 2-ой колпак очень хорошо вписуются, при надобности, регистры подготовки горячей воды. На КПД это не влияет, так как основное тепло печь получает от 1-го колпака.

Возрастание стоимости топлива явилось добавочным побуждающим мотивом для возрождения двухколпаковых версий печей. Регистры в другом котле не нарушают режима горения, а колпак 1, выложенный их кирпича с невысоким показателем теплопроводимости, выступает великолепным изолятором высокотемпературного каскада от потерь тепла паразитного типа.

Во 2-ой колпак газы поступают с температурами:

достаточно невысокими, что дает возможность применять теплообменные аппараты, сделанные из обыкновенных материалов, без учёта потребности противодействия прогоранию, либо оседанию сажи;
достаточными для хорошего разогрева воды. При величине КПД = 80%, температура газов задаётся диапазоном (200-400)°С.