Un vase d'expansion est un élément de sécurité et de confort qui compense les variations de volume dues à la dilatation et à la contraction de l'eau dans les systèmes de chauffage et de refroidissement, maintenant ainsi la pression du système dans une plage contrôlée. Dans les systèmes d'eau chaude sanitaire, le volume spécifique augmente lorsque la température de l'eau passe de 10 °C à 80 °C. Si cette augmentation n'est pas absorbée par un vase d'expansion, elle provoque l'ouverture des soupapes de sécurité, ce qui sollicite excessivement les équipements et engendre du bruit et des fluctuations de pression. Le vase d'expansion absorbe ce volume en toute sécurité, réduisant ainsi les variations de pression et assurant le bon fonctionnement des pompes, des chaudières et des échangeurs de chaleur.

Les vases d'expansion ouverts fonctionnent à l'air libre. Dans les systèmes de chauffage classiques à hauteur fixe, ils réduisent naturellement la pression au niveau atmosphérique, ce qui implique l'installation de canalisations sur le toit, augmentant ainsi les pertes de chaleur et le risque d'évaporation. Les vases d'expansion fermés, quant à eux, maintiennent la pression dans une plage contrôlée grâce à un manomètre et une soupape de sécurité. En empêchant le contact de l'eau avec l'air, ils limitent la corrosion et les pertes par évaporation. Leur installation compacte à proximité de la chaufferie permet de réduire les coûts de tuyauterie et d'isolation. Le modèle fermé est privilégié dans la plupart des applications actuelles ; le modèle ouvert est utilisé dans des cas particuliers dictés par des contraintes architecturales et opérationnelles.

Dans les réservoirs fermés, le volume interne est divisé par une membrane flexible séparant le compartiment eau du compartiment gaz. Lorsque le système chauffe, l'eau étire la membrane, comprimant le compartiment gaz et provoquant une augmentation contrôlée de la pression. À l'inverse, lors du refroidissement, l'eau est extraite et le compartiment gaz remplit à nouveau le réservoir. Le bon fonctionnement de ce mécanisme repose sur le réglage de la pression de précharge de la membrane afin qu'elle corresponde à la pression statique. La valeur de précharge est généralement choisie légèrement inférieure à la pression statique, en tenant compte de la hauteur manométrique au point le plus haut du système. Une valeur trop faible entraînerait une usure prématurée de la membrane, tandis qu'une valeur trop élevée réduirait la capacité du réservoir. Avant la mise en service, la précharge doit être vérifiée à l'aide d'un manomètre lorsque la pression du système est nulle.

Trois informations essentielles sont nécessaires pour le dimensionnement : le volume total d'eau circulant dans le système, les températures minimale et maximale de fonctionnement, et la plage de pression de fonctionnement définie par le réglage de la soupape de sécurité. L'eau se dilate d'environ 3 à 4 % entre 10 et 80 °C ; le volume nécessaire pour compenser cette dilatation est déterminé en fonction de la capacité du réservoir. Une méthode pratique pour un dimensionnement initial consiste à multiplier le volume total d'eau par le pourcentage de dilatation estimé, puis à diviser le résultat par le taux d'acceptation du réservoir. Le choix final doit être effectué en tenant compte des courbes du fabricant, de la précharge et de la pression de service maximale. La classe de pression est sélectionnée en fonction du réglage de la soupape de sécurité du système et des pressions de pointe maximales possibles.

Le vase d'expansion fermé doit être installé dans un endroit exempt de vibrations et facilement accessible, à proximité de la chaudière ou du générateur de chaleur. Les raccords doivent être équipés de vannes d'arrêt, d'un manomètre et d'une soupape de sécurité. Un positionnement adéquat des unités de remplissage automatique, des séparateurs d'air et des filtres à impuretés contribue à la stabilité de la pression ; les dispositifs de protection contre la dilatation thermique doivent également être pris en compte pour les applications de production d'eau chaude sanitaire. La capacité portante des pieds du vase, l'isolation et la maîtrise de la condensation en milieu exposé au gel, le dégagement nécessaire à l'entretien et les dimensions du passage de porte doivent être définis dès la phase de conception du projet.