Vaso di espansione per riscaldamento a circuito aperto: struttura, scopo, tipi principali + consigli per il calcolo del vaso

Nella realtà odierna, il vaso di espansione per riscaldamento di tipo aperto ha da tempo e irrevocabilmente perso la competizione con il più moderno ed efficiente serbatoio chiuso.

Tuttavia, l'apparecchiatura moralmente obsoleta è ancora attivamente utilizzata. E in alcune situazioni ha persino alcuni vantaggi rispetto ai tecnologici serbatoi a membrana.

In questo materiale analizzeremo la sua funzione e le caratteristiche costruttive, e conosceremo il principio di funzionamento e le regole di calcolo di questo tipo di serbatoio.

Funzione del serbatoio nei sistemi di tipo aperto

Il suddetto dispositivo viene utilizzato negli impianti di riscaldamento per prevenire i guasti dovuti all'aumento del volume e della pressione del fluido termovettore, che si verifica durante il riscaldamento.

Per essere precisi, quando la temperatura dell'acqua circolante nell'impianto aumenta da 5 a 100 °C, il suo volume aumenta del 4%. E questo è molto, perché non ha dove andare nei tubi e nei termosifoni: non c'è spazio libero.

Nel vaso di espansione di tipo aperto vengono spinti i residui di fluido termovettore dall'impianto di riscaldamento, evitando così la rottura dei suoi componenti a causa dell'aumento della pressione. Questa pressione si verifica perché l'acqua non può essere compressa e aumenta notevolmente di volume quando la temperatura si alza. Dopo il raffreddamento, il fluido termovettore ritorna nell'impianto di riscaldamento.

Di conseguenza, alcune centinaia di grammi in un piccolo impianto di riscaldamento o alcuni litri in uno abbastanza grande aumentano la pressione fino a valori critici e provocano potenti colpi d'ariete.

Ciò comporta l'espulsione delle guarnizioni, la rottura di raccordi, radiatori e costose riparazioni, tutto nel momento meno opportuno.

E dopo che la temperatura del fluido termovettore si è abbassata, i suoi eccessi diventano nuovamente necessari per il funzionamento efficiente dell'impianto, quindi devono essere restituiti, e per intero. In caso di evaporazione, le riserve di liquido devono essere reintegrate.

Caratteristiche del serbatoio aperto

Tali serbatoi sono estremamente semplici: come vaso di espansione si può sempre utilizzare un normale secchio, un contenitore appositamente realizzato con materiali di fortuna, una tanica, o qualcosa di simile.

Caratteristiche costruttive del serbatoio

I requisiti principali della struttura sono:

• la presenza di un volume sufficiente;
• l'assenza di tenuta ermetica.

Cioè, è consentita anche l'assenza del coperchio, anche se è consigliabile – protegge dall'ingresso di particelle di sporco nel sistema di riscaldamento.

Il serbatoio che si intende utilizzare come vaso di espansione deve essere dotato di un raccordo a cui è collegato il tubo dell'impianto di riscaldamento. Questo è l'unico dispositivo obbligatorio.

La struttura di qualsiasi vaso di espansione è estremamente semplice – si tratta di un normale contenitore dotato di uno o più ingressi/uscite. Ciò consente all'eccesso di liquido di accumularsi e defluire. I serbatoi più tecnologici sono dotati di alimentazione idrica e di un rubinetto di scarico, necessario per convogliare l'acqua in fognatura in caso di volumi eccessivi di surplus.

Ma per comfort e per evitare piccoli inconvenienti, è consigliabile utilizzare i seguenti accessori:

• Tubo o flessibile di troppopieno – questo elemento strutturale è necessario in caso di riempimento eccessivo del vaso di espansione. Cioè, questo elemento, deviando il liquido in fognatura o semplicemente all'esterno dell'edificio, elimina la possibilità di allagamento.
• Tubo di alimentazione idrica – è necessario per il reintegro dell'acqua nel sistema di riscaldamento. È possibile farne a meno, ma bisogna capire che la suddetta procedura dovrà essere eseguita con un secchio in mano. Tuttavia, in quest'ultimo caso, la struttura sarà più economica.

Poiché i vasi di espansione vengono spesso installati in soffitte, è necessario provvedere al loro isolamento termico. Ciò eviterà il congelamento del liquido e il guasto dell'intero sistema.

Come fluido termovettore può essere utilizzata solo acqua normale. Perché i moderni ed efficienti antigelo nei serbatoi aperti evaporano rapidamente. Ciò porta a un notevole aumento dei costi dell'intera procedura di riscaldamento dell'ambiente.

Inoltre, i vapori degli antigelo sono quasi sempre tossici, il che influisce sulla salute degli inquilini. Maggiori informazioni sui tipi di fluidi termovettori per impianti di riscaldamento e sulle loro caratteristiche sono disponibili in questo articolo.

Forma e materiale di costruzione

La forma del serbatoio non ha importanza fondamentale, quindi può essere qualsiasi:

• tonda;
• rettangolare;
• trapezoidale, ecc.

Il materiale di fabbricazione può essere qualsiasi metallo o anche plastica, ma poiché il fluido termovettore può riscaldarsi fino a temperature elevate, deve essere resistente al calore.

Questo schema aiuta a comprendere il principio di funzionamento del vaso di espansione. Nell'immagine a sinistra si mostra il fluido termovettore in stato freddo. Il volume fornito è più che sufficiente. Ma quando inizia il riscaldamento (figura a destra), presto si genera un eccesso d'acqua. In realtà la quantità di liquido in eccesso è poca, ma è sufficiente per trovare un punto debole nel sistema e causare una perdita o portare alla rottura dell'apparecchiatura.

In vendita esistono vari tipi di vasi di espansione aperti, tra i quali è facile scegliere il più adatto. Oppure si può realizzare un serbatoio fai-da-te con materiali di recupero, che svolgerà la funzione di vaso di espansione.

Principio di funzionamento del dispositivo

Il vaso di espansione è parte dei sistemi di riscaldamento più semplici, che funzionano secondo le leggi della fisica. Quando il movimento del fluido attraverso tubi e radiatori avviene per gravità, l'energia necessaria è fornita dalla differenza di pressione.

Per non interferire con lo scambio termico naturale e la circolazione dell'acqua, il vaso di espansione deve essere installato nel punto più alto dell'intero impianto di riscaldamento, mentre la caldaia deve diventare il punto più basso. Maggiori dettagli sull'installazione e il collegamento del serbatoio sono disponibili in questo articolo.

In caso contrario, la presenza del vaso non produrrà l'effetto desiderato. Ciò non proteggerà da aumenti di pressione, colpi d'ariete e i conseguenti guasti.

Un importante vantaggio dei serbatoi di espansione aperti è la loro accessibilità. Ad esempio, un vaso può essere realizzato persino con materiali di recupero, che abbondano nei terreni di campagna e nei locali di servizio delle case private. Qualsiasi contenitore metallico o plastico della dimensione adatta può diventare un vaso di espansione, come dimostra la foto.

Il serbatoio stesso, quando il fluido termovettore è freddo, non partecipa in alcun modo al funzionamento del sistema di riscaldamento.

Tutto cambia quando il liquido si riscalda a temperature significative e genera una pressione eccessiva nei tubi e nei radiatori, poiché in tali situazioni il suo eccesso viene attivamente creato e spinto nel recipiente di espansione. Qui rimane fino al raffreddamento del fluido termovettore, dopodiché ritorna per gravità nei tubi, nei radiatori e nella caldaia.

La procedura descritta viene eseguita ciclicamente, cioè per tutto il periodo di funzionamento del serbatoio.

Poiché l'impianto di riscaldamento è aperto, così come il serbatoio stesso, la compensazione degli effetti dell'espansione non può essere eseguita senza l'intervento umano.

Il motivo è che il fluido termovettore, essendo a diretto contatto con l'aria, evapora; e più si riscalda, più attivo diventa questo processo.

Di conseguenza, l'utente deve controllare regolarmente il livello dell'acqua presente e, se necessario, aggiungerla.

L'operazione indicata viene eseguita utilizzando un secchio o un altro contenitore d'acqua. È sgradevole, quindi è possibile automatizzare il sistema organizzando l'alimentazione idrica da un sistema di approvvigionamento idrico, sia locale che centralizzato.

Bisogna sapere che le forme geometriche e i calcoli precisi nel caso del vaso di espansione aperto non sono assolutamente importanti. La condizione principale per un funzionamento efficace è il posizionamento nel punto più alto dell'impianto e la presenza di un volume sufficiente del serbatoio fino al tubo di troppopieno.

Inoltre, utilizzando apparecchiature aggiuntive, la procedura descritta può essere resa completamente autonoma.

Ma in tal caso si perdono i vantaggi più importanti di tutti i vasi e degli impianti di riscaldamento aperti:

• economicità;
• piena autonomia, ovvero indipendenza dalla funzionalità, dall'efficienza e dalla presenza nell'ambiente di qualsiasi sistema tecnico.

Tutti i processi in un vaso aperto avvengono secondo il ciclo naturale, senza l'aiuto di pompe o altre apparecchiature.

Di conseguenza, affinché il serbatoio di espansione sia sicuramente utile, le dimensioni dell'impianto stesso devono essere moderate, cioè non dovrebbe essere utilizzato per riscaldare villette o edifici con superficie superiore a 100 m².

Il luogo ottimale per il posizionamento dei vasi di espansione sono le soffitte calde. Poiché lì si troverà sicuramente il punto più alto dell'impianto, e inoltre questa soluzione consente di nascondere la struttura dai bassi pregi estetici lontano dalla vista.

Se si ignora questa regola, si può incorrere in perdite finanziarie significative, poiché sarà necessario eseguire una serie di modifiche per garantire l'efficienza del serbatoio e dell'intero impianto come un tutt'uno.

Inoltre, l'altezza deve essere limitata. Poiché è molto problematico ottenere il risultato desiderato cercando di riscaldare in questo modo un edificio con più di due piani.

Come effettuare il calcolo?

Come accennato in precedenza, qualsiasi vaso di espansione utilizzato per il riscaldamento di tipo aperto si distingue per la semplicità di costruzione e di fabbricazione. E il calcolo delle dimensioni di un tale prodotto non è più complesso.

A tal fine, è possibile utilizzare formule o un metodo che consiste in un calcolo approssimativo del volume utile del serbatoio.

Esempio di utilizzo della formula per calcolare il volume necessario del serbatoio. In base al volume reale dell'acqua che circola nel circuito, si calcola solo il suo aumento quando viene riscaldata a una certa temperatura, arrotondando per eccesso. Quindi si somma il risultato ottenuto con il volume del liquido termovettore nell'impianto di riscaldamento e si aggiunge una quantità arbitraria di litri "di riserva".

In realtà, per determinare la capacità necessaria del serbatoio, i proprietari di una piccola casa di campagna usano molto raramente le formule. Più spesso si calcola il volume approssimativo del vaso di espansione, a cui per sicurezza si può aggiungere qualsiasi quantità di litri.

Motivo: nel caso di serbatoi aperti, i volumi extra incidono sul costo in modo non significativo, e in alcuni casi non portano affatto a un aumento di prezzo.

Di conseguenza, l'intero calcolo della capacità si riduce alla determinazione del 10% del volume totale del liquido termovettore, che deve essere il valore minimo del vaso di espansione.

Il modo più semplice è farlo al momento della progettazione e creazione dell'impianto di riscaldamento, quando sono noti tutti i parametri dei radiatori, dei tubi e degli altri elementi della struttura, o è facile conoscerli effettuando misurazioni. E poi semplicemente sommare i volumi di tutti i componenti.

Sebbene i serbatoi di espansione aperti e i sistemi per cui sono progettati siano ormai superati, la loro disponibilità e, soprattutto, l'elevata autonomia li rendono richiesti in condizioni lontane dall'ideale. Ad esempio, se c'è un problema con la fornitura stabile di elettricità o se i proprietari dei locali non vi risiedono permanentemente.

Se i dati iniziali sono sconosciuti, il metodo più pratico di calcolo è quello empirico. A tal fine, è necessario scaricare tutta l'acqua dall'impianto e poi riempirlo con il fluido termovettore da capo.

Contemporaneamente deve essere effettuata una misurazione, che può essere fatta utilizzando un contatore o usando un contenitore di volume noto. Dopodiché, non resta che conoscere il necessario 10% del volume del liquido termovettore, che serve come riferimento nella fabbricazione o nell'acquisto del serbatoio.

Conclusioni e video utili sull'argomento

Il video qui sotto permetterà di comprendere meglio cosa sono i serbatoi di espansione aperti, come vengono realizzati e installati:

Il seguente video è dedicato ai serbatoi fatti in casa per l'impianto di riscaldamento:

Il serbatoio di espansione aperto è considerato un dispositivo obsoleto, così come l'intera tipologia di impianto di riscaldamento in cui viene utilizzato. Cioè, tale attrezzatura è poco efficiente, poiché il suo funzionamento è accompagnato da notevoli perdite di calore e il riscaldamento avviene estremamente lentamente.

Tuttavia, la piena autonomia, l'indipendenza, la semplicità di manutenzione e il costo accessibile rendono il serbatoio aperto richiesto lontano dalle condizioni stabili delle grandi città – nelle case di campagna, nei villaggi, ecc.

Ha ancora domande sul calcolo del serbatoio o desidera chiarire altri punti che non abbiamo menzionato in questo articolo? Chieda informazioni sulle sfumature che le interessano, ponga le sue domande nel blocco qui sotto – i nostri esperti e gli altri visitatori del sito la aiuteranno a capire.

Se di recente si è occupato della costruzione o dell'installazione di un serbatoio di tipo aperto, ce ne parli nel blocco dei commenti – molti principianti troveranno utili le sue informazioni. Inoltre, aggiunga foto uniche del suo vaso di espansione.