Jak funguje zvonová pec?

„Trouby se systémem „volného pohybu plynu“.
“Toto je nová etapa, nová úroveň ve vývoji vytápění kamny.”
Kuzněcov I.V.

Myšlenka na vytvoření zvonových pecí vznikla na konci XNUMX. století, kdy se ukázalo, že stávající konstrukce otočných a jiných typů pecí vyčerpaly svůj potenciál pro zvýšení provozní účinnosti. Návrhy pecí a nosné prvky „zvonu“ vznikly již dříve, ale základní principy vzniku a provozu zvonových pecí na počátku dvacátého století shromáždil a zformuloval ruský metalurg, profesor, člen Akademie věd SSSR V.E. Grum-Grzhimailo. Jeho žák I.S.Podgorodnikov pokračoval ve studiu a konstrukci zvonových pecí.

V 60. letech dvacátého století myšlenka navrhnout pece podle teorie volného pohybu plynů (FGM) inspirovala dalšího inženýra-vynálezce – našeho současníka – Igora Viktoroviče Kuzněcova.

Po zkušenostech se solidní „pecí“ I.V. Kuzněcov shrnul své bohaté teoretické zkušenosti v oblasti LDH a pokračoval v práci na zdokonalení konstrukce dvouzvonových pecí. I přes svůj pokročilý věk se své designérské činnosti nevzdává ani nyní. Navrhl nejméně 300 pecí různých typů a účelů. Igor Viktorovič provozuje rozsáhlou vzdělávací činnost – hodně času věnuje výchově nové generace vysoce vzdělaných kamnářů.

Schématicky se dvouzvonové pece skládají ze dvou skel umístěných nad sebou. Palivo hoří ve spodním, horké plyny mu odevzdávají teplo, jdou do horního, odevzdávají zbytky a vystupují do potrubí.

Tyto pece nemají kanály, kterými se plyny pohybují v důsledku tahu potrubí. Horké plyny se hromadí v horní části prvního zvonu, ochlazené plyny padají dolů a procházejí podsadou do druhého zvonu. Tam se proces opakuje a oni opouštějí troubu. Jedním z povinných konstrukčních prvků moderních zvonových kamen navržených Kuznetsovem je přítomnost suchého švu v topeništi, „sekundárního“ systému přívodu vzduchu a takzvaného „katalyzátoru“ nad ním.

Palivové dřevo v kamnech hoří při teplotě 450-550 stupňů C. V kamnech, které mají rotační systém, se plyny při této teplotě pohybují uvnitř kamen a ohřívají je. Látky, které se při procesu pyrolýzy nespálí, se usazují uvnitř pece ve formě usazenin sazí a dehtu, které se částečně vsáknou do cihly. V „chladných“ dobách, kdy se v peci intenzivně topí, mohou vzplanout a hořet při vysokých teplotách. Takové nekontrolované spalování může způsobit požár.

U zvonových kamen jsou plyny, které mají spalovací teplotu dřeva, považovány za podmíněně „studené“ a unikají přes suchý šev ve spodní části zvonu přímo do komína. Zbývající plyny stoupají vzhůru, vnitřním systémem kanálků přijímají vzduch (čti kyslík), který se nepodílel na spalování dřeva a narážejí na horký katalyzátor. Katalyzátor zvýší teplotu a směs horkých plynů s čerstvým kyslíkem vzplane a hoří při teplotě 950 – 1050 °C. Plyny při této teplotě ohřívají zvonovou pec. Proto se účinnost zvonových pecí blíží 90 %, zatímco účinnost nejlepších konstrukcí „otočných“ pecí 60 %.

Vzhledem k vysoké teplotě dodatečného spalování produktů pyrolýzy se uvnitř pecí postavených systémem volného pohybu plynu (FG) prakticky nevyskytují žádné saze, takové pece je i při intenzivním používání potřeba čistit mnohem méně často než pece s „otáčky“.

Dvouzvonové pece systému I.V Kuzněcovovi se také říká kamna s převážně spodním ohřevem. Horké plyny, než stoupají do druhého zvonu, sestupují do úplně první řady a zahřívají ji. Konvekce v místnosti, kde jsou kamna umístěna, má maximální amplitudu – od podlahy ke stropu. Například: v domě s tradičními ruskými kamny dochází ke konvekci od úrovně hrudníku ke stropu. A lidé jsou nuceni chodit, sice bez klobouků, ale v plstěných botách. V domě se zvonkovými kamny mohou nahé děti lézt po podlaze a nikdy se nenachladí.

Teplota v první digestoři dosahuje 650-680 stupňů C, ve druhé – 320-350 stupňů C. To je další obrovské plus, zejména v domech s dřevěným stropem – čím blíže ke stropu, tím nižší je teplota kamen , tím nižší je pravděpodobnost požáru.

Pece s volným pohybem plynu mají mnoho výhod. Ty hlavní:

• vysoká účinnost – 90 % nebo více
• vysoká teplota spalování
• lze použít jakékoli palivo
• snadná manipulace (vzhledem k tomu, že vše shoří na popel, můžete troubu méně často čistit)
• velká tepelná kapacita (v dobře izolovaném domě často stačí jedno topeniště denně k udržení příjemné teploty v domě)
• vysoká úroveň účinnosti
• převážně spodní ohřev
• možnost instalace kotle (registru) bez snížení kvality topeniště pro řízený ohřev vody a/nebo ohřev vody pro vzdálené místnosti (druhé patro, dětský pokoj, WC, koupelna, spíž)
• dobrá trakce s nízkou trubkou
• nekonečné množství designových variací. Digestoře mohou být libovolné velikosti, vytopíte dvou i třípatrové domy, topení, vaření a topení, pece na chleba, pece s nízkou lavicí, s vestavěným krbem, lazebny.
• vysoká úroveň požární bezpečnosti
• možnost změny vzhledu a přidání dekorativních prvků na přání zákazníka.

Toto není zdaleka úplný seznam výhod Kuzněcovových dvouzvonových pecí oproti jiným konstrukcím pecí. Pokud ale chcete mít doma „správná“ ekonomická, tepelně náročná, bezpečná, funkční a přitom krásná kamna, je nejlepší obrátit se na profesionála. Kamna vám nejen dodá, ale bude také sledovat jejich osud, čistit je, v případě potřeby opravovat a nezmizí, jak to dělá parta kamnářů „na jedno“ a slibují hory zlata za 3 kopejky. Pec je srdcem domu. Zde je jedno anglické přísloví, které se hodí:

“Nejsme tak bohatí, abychom si kupovali levné věci.”

Zvonová kamna jsou jedním z nejoblíbenějších typů kamen. Říká se jí také „Kuzněcovka“ podle jména jejího tvůrce V.I. Kuzněcovová. Zvonové pece se liší svou účinností a hospodárností od jiných typů pecí. A se správným obvodem v ruce si mnoho lidí montuje podobná tepelná zařízení svépomocí. Hlavní je dodržet přesné rozměry a při stavbě používat pouze kvalitní materiál.

Princip činnosti zvonové pece Kuzněcov

Základem principu činnosti zvonových pecí je volný pohyb plynů.

Kuzněcovova zvonová pec

Konvenční vytápění potrubí (tradiční ruská kamna) zahrnuje pohyb ohřátého vzduchu komínem. Stěny komína se zahřívají, přenášejí teplo do místností a chladicí vzduch pod vlivem tahu vystupuje potrubím ven. Kanálová kamna však mají významné nevýhody:

• trouba rychle vychladne,
• nerovnoměrné vytápění vede ke zničení celé konstrukce,
• velké množství sazí,
• nízká účinnost.

Proces provozu Kuzněcovovy zvonové pece spočívá ve vytlačování chladicího vzduchu zpod zvonu horkým proudem. Konstrukce těchto kamen obsahuje jednu nebo dvě digestoře, které zachycují teplý vzduch. Jak se ochlazuje, je vytlačován novými horkými proudy. Vzduch, který prochází kryty, opouští pec působením přemístění. Proces regulace výkonu spalování a teploty ve zvonové peci probíhá nezávisle. Počet digestoří je dán počtem vytápěcích místností. Čím větší je plocha, kterou je třeba vytápět, tím více digestoří je potřeba. Tímto způsobem je dosaženo požadovaného výkonu.

Zvonová pec může mít dvojí funkci. Uzávěr lze použít k vaření nebo sloužit jako nádoba na ohřívání tekutin. Kvůli funkčním rozdílům lze Kuzněcovovy pece rozdělit do následujících typů:

1. Vytápění – slouží k vytápění jedné nebo více místností.
2. Vaření – schopnost vařit jídlo.
3. Lázeňské domy – vytápění lázeňských domů.
4. Krby – interiérový design.
5. Grilování – instalované venku. Hrají roli grilu nebo grilu.
6. Kombinovaná kamna jsou nejoblíbenějším typem kamen. Plní jak roli topení, tak jakoukoli jinou.

Bez ohledu na typ a funkčnost zvonové pece se princip fungování nemění.

Výpočet zvonové pece

Výpočet velikosti budoucí pece je založen na tepelných ztrátách vytápěné místnosti. Nejedná se o jednoduchý proces, který vyžaduje pomoc zkušené osoby.

Nejprve je třeba vypočítat kubaturu místnosti. Rozměry se odebírají podél vnějšího obvodu budovy. To je způsobeno tím, že místnost vydává teplo z vnější strany stěn. Dále je třeba celkovou kubaturu vynásobit 21.

Proč zrovna 21? Toto je počet kilokalorií potřebných k zahřátí 1 metru krychlového na 18 stupňů při venkovní teplotě -30. Nejedná se však o přesné číslo. Může se pohybovat od 21 do 50.

Výsledné číslo je tepelná ztráta vypočítané místnosti. Dalším krokem je vydělení tepelné ztráty 300. Toto číslo udává prostup tepla na metr čtvereční trouby, konkrétně vyhřívanou plochu. Výsledným číslem jsou vnější rozměry budoucí pece.

Pokud se pustíte do stavby bez zkušeností, je lepší vzít návrh vnitřní struktury pece z hotových schémat, než si ji vymýšlet sami.

Požadované materiály

Před zahájením stavby musíte zakoupit všechny požadované materiály a připravit potřebné nástroje, abyste mohli stavbu zastavit.

Materiály pro stavbu pece:

• žáruvzdorné cihly – pro stavbu topeniště,
• ohnivzdorný tmel – pro topeniště,
• keramická cihla (třída minimálně m150),
• cement, písek a hlína – k vytvoření základny a zdiva,
• dřevěný materiál – na bednění,
• dřevěné bloky 50×50 – instalované v rozích pro rovnoměrné zdivo,
• kovové rohy, kování, drát, desky,
• speciální fólie na základnu,

Nástroje pro stavbu „Kuznetsovka“:

• vrtejte metličkou pro míchání roztoku,
• lopata a bajonet,
• hladítka,
• velký nebo malý mlýnek,
• velká úroveň budovy,
• ruleta
• křoví,
• nádoba na roztok,
• pila (ruční nebo elektrická pila).

Takto bude vypadat minimální sada nástrojů, bez kterých nebude možné dosáhnout požadovaného výsledku.

Stavba zvonové pece

Než si postavíte kamna Kuznetsov vlastníma rukama, musíte znát některá pravidla:

1. Ze všech schémat není zřejmé, že vnitřní pokládka žáruvzdorných cihel by měla být prováděna na hraně. Keramické cihly jsou umístěny podle vašeho uvážení.
2. Vazba cihel drátem musí být provedena každé 2-3 řady.
3. První zapálení provádějte při minimálních teplotách. Postupně zvyšujte teplo.
4. Ošetření vnější cihly žáruvzdornou směsí je žádoucí, ale není nutné.
5. Každý kovový prvek pece musí být instalován s ohledem na možnou expanzi při vysokých teplotách.
6. Před zahájením zdění musíte cihlu zkontrolovat na trhliny, třísky a různé další vady.
7. Základna pece je vyrobena odděleně od základu budovy.
8. Při rozmístění cihel musí být mezi žáruvzdornými a keramickými cihlami ponechána malá mezera. Toto opatření zabrání porušení zdiva tepelnou roztažností.

Zakázka je soubor výkresů pro postupnou výstavbu pece. Na výkresech je podrobně znázorněna každá řada cihel. Přísně se nedoporučuje provádět změny těchto diagramů, protože se jedná o osvědčené práce.

Stavba zvonové pece krok za krokem:

Krok 1 – Nadace

Po výběru dispozice budoucí pece je nutné pro ni vytvořit kvalitní základ. Základ kamen by neměl být spojen se základem domu. Podklad musí být rovný, aby nedošlo k další deformaci budovy. Samotný základ by měl být o 20 centimetrů vyšší než úroveň podlahy a o 10 centimetrů větší po obvodu než samotná kamna. Po vykopání díry a konstrukci bednění je třeba nalít pískový polštář asi 20 cm, zajistit výztužný rám vyrobený z kovových tyčí a můžete nalít roztok.

Krok 2 – položení sporáku

Po úplném vytvrdnutí základny můžete začít zdění. Před položením první řady je nutné položit na základ vrstvu reflexní fólie. Pokud je dům dřevěný, musí být před fólii umístěn list azbestu.

Objednávky zvonové pece:

Červená označuje keramické cihly, žlutá označuje ohnivzdorné cihly.

Některé cihly budou muset být rozděleny napůl, některé budou muset být vybroušeny a vyrobeny do nestandardního tvaru.

Pokládka musí být provedena rovnoměrně. Boční stěny by měly být položeny zprava doleva. V druhé řadě jsou dvířka ventilátoru a okénko pro čištění trouby. Na konci druhé řady můžete začít vytvářet kanál pro kouř.

Dále jsou řady položeny mezi dmychadlem a dvířky trouby. Současně se vytvoří vnitřní oddíly. Na 5. řadě je třeba nainstalovat rošt.

Postavit pec v pořádku není obtížný úkol, ale musíte udělat vše pečlivě, abyste se vyhnuli chybám.

Krok 3 – ověření

Po dokončení zdiva musí uplynout alespoň den, aby roztok zcela vytvrdl. Po uplynutí této doby můžete troubu zkontrolovat.

Pro první podpálení stačí malé množství paliva. Postupně se musí teplota zvyšovat. Během takové zkoušky bude pec zapálena, aby se zjistila její provozuschopnost a těsnost.

Pokud jsou zjištěny netěsnosti, je třeba je co nejrychleji odstranit. Během zkušebního ohřevu je třeba zvýšit teplotu na 700-900 stupňů.

Zvláštností Kuzněcovových zvonových pecí je technologie „plovoucího topeniště“.

U tohoto typu topeniště se používá suchý šev.

Suchý šev je speciální mezera, která se nachází ve spodní části topeniště v blízkosti extrémního rohu. Díky tomuto švu je plyn v topeništi bezpečně rozdělen na horký a studený.

Při pokládání hran můžete použít zaoblené cihly. Bude se hodit do různých typů interiéru. Další výhodou zaoblených hran je menší deformace způsobená fyzickými nárazy.

Při výběru materiálu pro odraz tepla může vyvstat otázka nákupu střešní lepenky místo fólie odrážející teplo. Kvůli kovové složce je lepší použít fólii.

Abychom to shrnuli, můžeme říci, že kamna Kuzněcov může vyrobit osoba bez zkušeností podle hotových postupů. Je však třeba připomenout, že přísné dodržování pravidel a technologií hotových výkresů je přímou zárukou úspěchu. Velikost můžete změnit, ale měli byste si pamatovat správné pořadí. Vaše vlastní změny mohou mít zničující následky.

Pokud se vyskytnou určité potíže, je lepší kontaktovat specialisty. Zejména při stavbě kamen se 2 a více digestořemi.

Výhody a nevýhody “Kuznetsovka”

Zvonové pece se liší od jiných typů pecí velkým množstvím výhod:

1. Hlavní výhodou zvonových pecí je jejich vysoká účinnost. Asi 80-85%. To je mnohem vyšší než u jiných typů pecí.
2. Spalování paliva probíhá při velmi vysokých teplotách, bez technologií třetích stran.
3. Pro zvonové pece je vhodné jakékoli palivo. Během spalování zůstává extrémně malé množství sazí.
4. Vzhledem k minimální tvorbě sazí nevyžadují tyto trouby neustálé čištění.
5. Možnost kombinace zvonových kamen a ohřevu vody v domácnosti. Technické vlastnosti pece se přitom nemění.
6. Krátký komín. Díky tomuto typu konstrukce dochází k úspoře stavebních materiálů. Tažná síla však neklesá.
7. Tato kamna jsou vhodná do každé místnosti bez ohledu na velikost místnosti a její účel.
8. Design „Kuzněcovky“ lze upravit tak, aby vyhovoval mnoha představám zákazníků.
9. U zvonových pecí není potřeba aktivně používat prohlížeč. Vzduch je distribuován sám.
10. Trvanlivost. Díky rovnoměrnému ohřevu a chlazení je trouba méně náchylná k deformaci.
11. Snadné sestavení. Dokonce i osoba bez zkušeností může podle nezbytných pokynů sestavit kamna Kuznetsov. Není tomu však vždy tak.

Nevýhody takových pecí jsou mnohem menší než výhody. Mezi nevýhody patří:

1. Potřeba pomoci mistra při stavbě několika kopulí. Takové služby stojí peníze.
2. Masivní velikost. Standardní ruská kamna však nejsou malá.
3. U zvonové pece není vždy možné dosáhnout 80% účinnosti. Obvykle je toto číslo 55-60 %.

Správně zvolený typ zvonového sporáku dokáže zajistit nejen vytápění obytných prostor, ale také pomoci s vařením jídla nebo ohřevem vody