Impianti a vaso aperto e vaso chiuso

Vasi di espansione negli impianti termici

Il termine vaso, che nell'accezione comune indica un contenitore per i liquidi, è un termine utilizzato anche negli impianti termici ad acqua per indicare un dispositivo di sicurezza, più precisamente si tratta del vaso di espansione.

In un impianto di riscaldamento c'è sempre un fluido termovettore che trasporta l'energia termica dal generatore ai terminali, che la diffondono nei vari ambienti di casa gli impianti più diffusi nelle case italiane sono quelli che hanno come generatore termico una caldaia e come terminali dei radiatori.

Il fluido termovettore è costituito da acqua che, nelle varie condizioni di funzionamento dalla caldaia ai radiatori, può raggiungere valori di pressione molto alti e subire notevoli variazioni di volume con la temperatura.

Un vaso di espansione serve a contenere tali variazioni di pressione e volume che, altrimenti, potrebbero compromettere la sicurezza ed il funzionamento degli impianti.
I vasi di espansione permettono di classificare gli impianti termici in due grandi tipologie: gli impianti termici a vaso aperto e quelli a vaso chiuso.

Vasi di espansione aperti e chiusi

Nei vecchi edifici spesso si trovano degli impianti con un vaso di espansione aperto, in genere un contenitore a cielo libero posto alla sommità degli impianti, sui solai di copertura degli edifici.

Generalmente, l'acqua in uscita dai vasi aperti invade il solaio e viene smaltita attraverso le pluviali, alle quali giunge grazie alla pendenza dei solai. Invece, negli edifici con moderni impianti termici ad acqua, ci sono solo vasi ad espansione chiusi, collocati nella centrale termica in prossimità del generatore.

Un vaso chiuso è costituito da un contenitore metallico con all'interno una membrana chiusa ermeticamente che contiene aria o gas, analogamente alle camere ad aria presenti nei pneumatici di vecchio tipo delle auto di qualche tempo fa.

La camera più esterna del vaso chiuso, contenuta tra la carcassa metallica e la membrana, è in comunicazione con l'acqua dell'impianto di riscaldamento, mentre quella contenuta nella membrana è precaricata dal produttore ad una determinata pressione con l'uso di una valvola.

Che succede senza il vaso di espansione

I vasi di espansione servono anche ad ammortizzare l'energia dei flussi di acqua in movimento nelle tubazioni, quando questi vengono arrestati dalla chiusura di una valvola o di un semplice rubinetto; negli impianti senza dei vasi di espansione, la chiusura di un rubinetto provoca il trasferimento dell'energia dall'acqua alle parti ed ai componenti dell'impianto.

Generalmente, tale trasferimento di energia si manifesta con un fastidioso tonfo e costituisce una forte e pericolosa sollecitazione meccanica per l'impianto ed i suoi componenti.

Parametri di un vaso di espansione

I parametri caratteristici di un vaso di espansione, che devono essere valutati in fase di scelta da un progettista, sono: la pressione di precarica della membrana, il suo volume o la capacità, la pressione nominale e la pressione massima che può sopportare, detta anche pressione di test.

Il progettista deve inoltre, prendere in considerazione anche la pressione idrostatica dell'acqua dell'impianto, nel punto in cui deve essere installato il vaso. La pressione di precarica è quella con la quale il vaso di espansione è caricato all'uscita dalla fabbrica, la pressione alla quale il vaso di espansione è soggetto normalmente è detta pressione nominale.

Inoltre, un vaso di espansione deve essere scelto anche in funzione della valvola di sicurezza della caldaia dell'impianto: essa interviene scaricando l'acqua dell'impianto quando raggiunge una pressione che va oltre una soglia di funzionamento di sicurezza della caldaia.

Valori tipici dei parametri di un vaso di espansione

Infine, facciamo un esempio dei valori tipici per un impianto termico con una caldaia, un vaso di espansione chiuso e dei radiatori utili per riscaldare un appartamento di circa 100 metri quadrati.

Considerando che la caldaia necessaria avrà circa 30 di kW di potenza termica ed una valvola di sicurezza con una valore di soglia pari a 4 bar, il vaso di espansione potrà essere scelto con un volume di 15 o 20 litri, una pressione di precarica di 1,5 o 2 bar ed una pressione nominale non inferiore 4 bar.

La scelta della caldaia e dei radiatori per la nostra casa può essere fatta utilizzando il seguente calcolo automatico.