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水在溫度變化時體積相應變化。實驗證明，水在4℃ (準確說是3.98℃)時體積小，因此水不僅是在4-100℃加熱時體積會增大，同樣從4-0℃冷卻時體積也會膨脹。眾所周知，供暖系統的水在加熱時都會膨脹。這種熱膨脹是不可避免且相當強烈的自然現象。加熱時，系統中上萬億的水分子每一個都會輕微變大。從宏觀的角度來看，大家自然會覺得是系統的水量增加了，但事實并非如此。同樣的水分子只是在溫度升高時占據更多空間。
水的體積上升了，但是系統總的水量并沒有改變。在實際的用途中，水是不能被壓縮的。一定量的水分子除非是在的壓力作用下才能被壓縮為更小的體積。容器在盛滿水并且與大氣隔離的情況下在加熱時壓力會迅速地升高。如果此壓力繼續升高，容器則會，有時后果嚴重。為了避免上述情況發生，所有的水暖系統都需要安裝相應的設備容納水在加熱時增大的體積。在與大氣相通的系統里，比如無壓儲水罐，其上部多余的空間能容納增大的體積。在更典型的封閉式水暖系統中，通常由一個單獨的稱為膨脹罐的設備提供水加熱膨脹需要的空間。
膨脹罐的上半部分有一定量的空氣，當系統水體積膨脹時，空氣像彈簧一樣地起到吸收水的膨脹量的作用。在封閉系統中起緩沖壓力波動及部分給水的作用，在制冷采暖系統中主要是用來吸收工作介質因溫度變化增加的那部分體積；在供水系統中主要用來吸收系統因閥門、水泵等開和關所引起的水錘沖擊，以及夜間少量補水使供水系統主泵休眠從而減少用電，延長水泵使用壽。
膨脹罐的應用范圍：
膨脹罐廣泛應用于制冷采暖行業，恒壓供水設備，環保水處理行業等有封閉的水循環系統領域中
