Vase d'expansion pour chauffage de type ouvert : structure, fonction, principaux types + conseils pour le calcul du réservoir

Dans la réalité actuelle, le vase d'expansion pour chauffage de type ouvert a depuis longtemps et irrémédiablement perdu la concurrence face aux réservoirs fermés plus modernes et efficaces.

Néanmoins, cet équipement obsolète est encore activement utilisé. Et dans certaines situations, il présente même certains avantages par rapport aux réservoirs à membrane technologiques.

Dans cet article, nous examinerons sa fonction et ses caractéristiques de construction, et nous nous familiariserons avec le principe de fonctionnement et les règles de calcul de ce type de vase.

Fonction du vase dans les systèmes de type ouvert

Ce dispositif est utilisé dans les systèmes de chauffage pour éviter les pannes lorsque le volume et la pression du fluide caloporteur augmentent, ce qui se produit lors du chauffage.

Pour être précis, lorsque la température de l'eau circulant dans le système passe de 5 à 100 °C, son volume augmente de 4 %. Et c'est beaucoup, car il n'y a nulle part où aller dans les tuyaux et les radiateurs — il n'y a pas d'espace libre.

Dans le vase d'expansion de type ouvert, l'excès de fluide caloporteur est expulsé du système de chauffage, ce qui évite d'endommager ses composants en raison de l'augmentation de la pression. Cette pression apparaît parce que l'eau ne peut pas être comprimée et que son volume augmente sensiblement lorsque la température augmente. Après refroidissement, le fluide caloporteur retourne dans le système de chauffage.

Par conséquent, quelques centaines de grammes dans un petit système de chauffage ou plusieurs litres dans un système assez grand augmentent la pression jusqu'à des valeurs critiques et provoquent l'apparition de puissants coups de bélier.

Cela entraîne l'extrusion des joints, la rupture des raccords, des radiateurs et des réparations coûteuses – le tout au moment le plus inopportun.

Et après que la température du fluide caloporteur baisse, son excès redevient nécessaire au fonctionnement efficace du système, il doit donc être restitué, et en totalité. En cas d'évaporation, les réserves de liquide doivent être reconstituées.

Caractéristiques du vase ouvert

Ces réservoirs sont extrêmement simples – un simple seau, un récipient spécialement fabriqué à partir de matériaux de récupération, un bidon ou quelque chose de similaire peut toujours être utilisé comme vase d'expansion.

Caractéristiques de construction du réservoir

Les principales exigences pour la construction sont :

• disposer d'un volume suffisant ;
• absence d'étanchéité.

C'est-à-dire que l'absence de couvercle est même permise, bien qu'il soit souhaitable – il protège le système de chauffage contre l'entrée de particules de saleté.

Le réservoir destiné à servir de vase d'expansion doit être équipé d'un raccord auquel est raccordé le tuyau du système de chauffage. C'est le seul accessoire obligatoire.

La structure de tout vase d'expansion est extrêmement simple – il s'agit d'un récipient ordinaire équipé d'une ou plusieurs entrées/sorties. Cela permet au liquide excédentaire de s'accumuler et de s'écouler. Les réservoirs les plus sophistiqués sont équipés d'une arrivée d'eau et d'un robinet de vidange nécessaire pour évacuer l'eau vers les égouts en cas de volumes excessifs de surplus.

Mais pour le confort et pour éviter de petits désagréments, il est souhaitable d'utiliser les accessoires suivants :

• Un tuyau ou un tube de trop-plein – un tel élément de construction est nécessaire en cas de remplissage excessif du vase d'expansion. C'est-à-dire que cet élément, en évacuant le liquide vers les égouts ou simplement à l'extérieur du bâtiment, empêche tout risque d'inondation.
• Un tuyau d'alimentation en eau – il est nécessaire pour remplir le système de chauffage avec de l'eau. On peut tout à fait s'en passer, mais il faut comprendre que cette opération devra être effectuée avec un seau à la main. Toutefois, dans ce dernier cas, la construction sera moins coûteuse.

Comme les vases d'expansion sont souvent installés dans les greniers, il faut veiller à leur isolation thermique. Cela évitera le gel du liquide et la panne de tout le système.

Seule de l'eau ordinaire peut être utilisée comme caloporteur. Car les antigels modernes efficaces s'évaporent rapidement dans les réservoirs ouverts. Ce qui conduit à une augmentation significative du coût de l'ensemble du processus de chauffage des locaux.

En outre, les émanations d'antigel sont presque toujours toxiques, ce qui affecte la santé des occupants. Nous en avons dit davantage sur les types de fluides caloporteurs pour système de chauffage et leurs particularités dans cet article.

Forme et matériau de fabrication

La forme du réservoir n'a pas d'importance fondamentale, elle peut donc être quelconque :

• ronde ;
• rectangulaire ;
• trapézoïdale, etc.

Le matériau de fabrication peut être n'importe quel métal ou même du plastique, mais comme le caloporteur peut chauffer à des températures élevées, il doit être résistant à la chaleur.

Ce dessin aide à comprendre le principe de fonctionnement du vase d'expansion. Sur l'image de gauche, le fluide caloporteur est montré à froid. Le volume fourni lui est largement suffisant. Mais lorsque le chauffage commence (image de droite), un excès d'eau apparaît bientôt. En réalité, il n'y a qu'un peu de liquide en trop, mais cela suffit amplement pour trouver un point faible dans le système et provoquer une fuite ou endommager l'équipement.

Il existe dans le commerce différents modèles de vases d'expansion ouverts, parmi lesquels il est facile de choisir le plus approprié. Ou bien fabriquer un réservoir artisanal à partir de matériaux de récupération, qui fera office de vase d'expansion.

Principe de fonctionnement de l'appareil

Le vase d'expansion fait partie des systèmes de chauffage les plus simples, fonctionnant selon les lois de la physique. Lorsque le déplacement du liquide dans les tuyaux et les radiateurs se fait par gravité, l'énergie nécessaire est fournie par la différence de pression.

Afin de ne pas perturber l'échange thermique naturel et la circulation de l'eau, le vase d'expansion doit être installé au point le plus haut de tout le système de chauffage, tandis que la chaudière doit se trouver au point le plus bas. Nous avons parlé plus en détail de l'installation et du raccordement du vase dans cet article.

Dans le cas contraire, la présence du vase n'aura pas l'effet souhaité. Cela ne protégera pas contre les augmentations de pression, les coups de bélier et les pannes qui en résultent.

Un avantage important des vases d'expansion ouverts est leur accessibilité. Par exemple, il est possible de fabriquer un vase même à partir de matériaux de récupération que l'on trouve dans les jardins, les dépendances des maisons privées. Tout récipient métallique ou plastique de la taille appropriée peut servir de vase d'expansion, comme le montre la photo.

Le réservoir lui-même, lorsque le fluide caloporteur est froid, ne participe en rien au fonctionnement du système de chauffage.

Tout change lorsque le liquide est chauffé à des températures élevées et crée une pression excessive dans les tuyaux et les radiateurs, car dans ces situations, son excédent est activement produit et refoulé dans le vase d'expansion. Il y reste jusqu'à ce que le fluide caloporteur refroidisse, puis il retourne par gravité dans les tuyaux, les radiateurs et la chaudière.

La procédure décrite s'effectue de manière cyclique, c'est-à-dire pendant toute la période d'utilisation du réservoir.

Étant donné que le système de chauffage est ouvert, tout comme le vase lui-même, la compensation des conséquences de la dilatation ne peut se faire sans intervention humaine.

La raison en est que le fluide caloporteur, étant en contact direct avec l'air, s'évapore, et plus il est chauffé, plus ce processus est actif.

En conséquence, vous devez régulièrement contrôler le niveau d'eau présent et ajouter de l'eau si nécessaire.

L'opération indiquée est effectuée à l'aide d'un seau ou d'un autre récipient rempli d'eau. Ce n'est pas agréable, c'est pourquoi le système peut être automatisé en organisant l'alimentation en eau à partir d'un système d'approvisionnement en eau, qu'il soit local ou centralisé.

Il faut savoir que les formes géométriques et les calculs précis ne sont pas du tout importants dans le cas d'un vase d'expansion ouvert. La condition principale pour un fonctionnement efficace est son placement au point le plus haut du système et un volume suffisant du réservoir jusqu'au tuyau de trop-plein.

De plus, en utilisant un équipement supplémentaire, la procédure décrite peut être rendue entièrement autonome.

Mais dans ce cas, les avantages les plus importants de tous les réservoirs ouverts et systèmes de chauffage sont perdus :

• le faible coût ;
• l'autonomie totale, c'est-à-dire l'indépendance vis-à-vis du fonctionnement, de l'état et de la présence dans les locaux de tout système technique.

Tous les processus dans un réservoir ouvert se déroulent selon le cycle naturel, sans l'aide de pompes ou d'autres équipements.

En conséquence, pour que le vase d'expansion soit vraiment utile, les dimensions du système lui-même doivent être modérées, c'est-à-dire qu'il ne faut pas l'utiliser pour chauffer des cottages ou des bâtiments dont la surface dépasse 100 m².

L'emplacement optimal pour les vases d'expansion est les greniers chauffés. Car ils constituent assurément le point le plus élevé du système, et cette solution permet également de cacher la structure aux qualités esthétiques médiocres, loin des regards.

Si cette règle est ignorée, cela peut entraîner des pertes financières importantes, car il faudra effectuer une série de modifications pour garantir l'efficacité du réservoir et de l'ensemble du système.

De plus, la hauteur doit être limitée. Car il est très difficile d'obtenir le résultat escompté en essayant de chauffer un bâtiment de plus de deux étages de cette manière.

Comment effectuer le calcul ?

Comme indiqué ci-dessus, tout vase d'expansion utilisé pour le chauffage de type ouvert se distingue par la simplicité de sa conception et de sa fabrication. Et le calcul des dimensions d'un tel produit n'est pas plus compliqué.

Pour cela, on peut utiliser des formules ou une méthode consistant à estimer approximativement le volume utile du réservoir.

Exemple d'utilisation d'une formule pour calculer le volume nécessaire du réservoir. En partant du volume réel d'eau circulant dans le circuit, on calcule uniquement son augmentation lors du chauffage à une température donnée, en arrondissant à l'unité supérieure. Ensuite, on additionne le résultat obtenu avec le volume de caloporteur dans le système de chauffage et on ajoute un nombre arbitraire de litres « en réserve ».

En réalité, pour déterminer la capacité nécessaire du réservoir, les propriétaires d'une petite maison de campagne utilisent extrêmement rarement des formules. Le plus souvent, on calcule un volume approximatif du vase d'expansion, auquel on peut ajouter n'importe quel nombre de litres par sécurité.

Raison : dans le cas des réservoirs ouverts, les volumes supplémentaires n'influencent que peu le coût, et dans certains cas, ils n'entraînent même pas d'augmentation du prix.

En conséquence, tout le calcul de la capacité se résume à déterminer 10 % du volume total du caloporteur, qui doit constituer la valeur minimale du vase d'expansion.

Le plus simple est de le faire lors de la conception et de la création du système de chauffage, lorsque tous les paramètres des radiateurs, des tuyaux et des autres éléments de la structure sont connus ou facilement déterminables par des mesures. Ensuite, il suffit d'additionner les volumes de tous les composants.

Bien que les réservoirs d'expansion ouverts et les systèmes pour lesquels ils sont conçus soient depuis longtemps dépassés, leur accessibilité et surtout leur grande autonomie les rendent recherchés dans des conditions loin d'être idéales. Par exemple, s'il y a un problème d'approvisionnement stable en électricité ou si les propriétaires n'y résident pas en permanence.

Si les données initiales sont inconnues, la méthode la plus pratique de calcul est la méthode empirique. Pour cela, il faut vidanger toute l'eau du système, puis le remplir de nouveau avec un fluide caloporteur.

Une mesure doit alors être effectuée, ce qui peut se faire à l'aide d'un compteur ou en utilisant un récipient de volume connu. Il ne restera plus qu'à déterminer les 10 % nécessaires du volume de caloporteur, qui servent de référence lors de la fabrication ou de l'achat du réservoir.

Conclusions et vidéo utile sur le sujet

La vidéo ci-dessous vous permettra de mieux comprendre ce que sont les réservoirs d'expansion ouverts, comment ils sont fabriqués et installés :

La vidéo suivante est consacrée aux réservoirs faits maison pour le système de chauffage :

Le réservoir d'expansion ouvert est considéré comme un dispositif obsolète, tout comme le type de système de chauffage dans lequel il est utilisé. C'est-à-dire que cet équipement est peu efficace, car son fonctionnement s'accompagne de pertes de chaleur importantes et le chauffage est extrêmement lent.

Néanmoins, l'autonomie totale, l'indépendance, la simplicité d'entretien, le coût abordable rendent le réservoir ouvert demandé loin des conditions stables des grandes villes – dans les datchas, les villages, etc.

Avez-vous encore des questions sur le calcul du vase d'expansion ou souhaitez-vous préciser d'autres points que nous n'avons pas mentionnés dans cet article ? Interrogez-vous sur les nuances qui vous intéressent, posez vos questions dans le bloc ci-dessous – nos experts et les autres visiteurs du site vous aideront à y voir plus clair.

Si vous avez récemment fabriqué ou installé un vase d'expansion de type ouvert, racontez-le dans le bloc de commentaires – votre information sera utile à de nombreux débutants. Ajoutez également des photos uniques de votre vase d'expansion.