Rohrleitungen für Wärmepumpen: Dimensionierung & Material

Inhaltsverzeichnis

• Warum Rohrdimensionierung entscheidend ist
• Volumenstrom und Druckverlust berechnen
• Rohrdurchmesser-Tabelle
• Materialwahl: Kupfer, PEX, Verbundrohr
• Rohrdämmung: Pflicht und Praxis
• Kältemittelleitungen (Außeneinheit zu Inneneinheit)
• Typische Planungsfehler

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Warum Rohrdimensionierung entscheidend ist

Die Rohrleitungen im Heizungssystem sind entscheidend für:

• JAZ: Zu kleiner Rohrquerschnitt → höherer Druckverlust → Umwälzpumpe verbraucht mehr Strom
• Geräuschpegel: Zu hohe Fließgeschwindigkeit (> 1 m/s) → Strömungsrauschen, Pfeifgeräusche
• Wärmemenge: Zu kleiner Querschnitt → WP kann Wärme nicht vollständig abführen → Abschaltung
• Lebensdauer: Überdimensionierte Rohre mit zu niedriger Geschwindigkeit → Luftproblem (Luft sammelt sich in Hochpunkten)

Zielbereich Fließgeschwindigkeit: 0,3–0,7 m/s (Heizverteilnetz), max. 1,0 m/s (Hauptleitung)

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Volumenstrom und Druckverlust berechnen

Volumenstrom-Formel

V̇ (L/h) = P_WP (W) ÷ (cp × ρ × ΔT)

cp = 4,186 kJ/(kg·K)  →  vereinfacht: 1,163 Wh/(L·K)
ρ  = 1 kg/L (Wasser)
ΔT = Temperaturspreizung (Vor-/Rücklauf), typ. 5 K für WP

Vereinfacht:
V̇ (L/h) = P_WP (W) ÷ (1,163 × ΔT)

Beispiel: 10 kW WP, ΔT = 5 K:

V̇ = 10.000 ÷ (1,163 × 5) = 10.000 ÷ 5,815 = 1.720 L/h = 0,478 L/s

Druckverlust (vereinfacht)

R (Pa/m) ≈ 150–300 Pa/m bei optimaler Auslegung

Gesamtdruckverlust = R × Leitungslänge (m) × Widerstandsbeiwert Formstücke
Umwälzpumpe muss Δp überwinden (in WP-Dokumentation angegeben)

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Rohrdurchmesser-Tabelle

WP-Leistung	Volumenstrom (L/h)	Empf. Rohrdurchmesser	Fließgeschwindigkeit
5 kW	860 L/h	DN20 (d_i 16,3 mm)	~1,15 m/s → grenzwertig
5 kW	860 L/h	DN25 (d_i 21,2 mm)	~0,68 m/s → gut
8 kW	1.376 L/h	DN25 (d_i 21,2 mm)	~1,09 m/s → grenzwertig
8 kW	1.376 L/h	DN32 (d_i 27,8 mm)	~0,64 m/s → gut
10 kW	1.720 L/h	DN32 (d_i 27,8 mm)	~0,80 m/s → gut
12 kW	2.064 L/h	DN32 (d_i 27,8 mm)	~0,96 m/s → grenzwertig
12 kW	2.064 L/h	DN40 (d_i 36,0 mm)	~0,57 m/s → gut
16 kW	2.752 L/h	DN40 (d_i 36,0 mm)	~0,76 m/s → gut

ΔT = 5 K angenommen. Bei ΔT = 7 K (Fußbodenheizung): Volumenstrom ca. 30 % geringer.

Wann ΔT = 5 K vs. 7 K?

Wärmeübergabesystem	Typische Spreizung ΔT
Fußbodenheizung (FBH)	5–7 K
Heizkörper (modern)	5–7 K
Heizkörper (alt, Hochtemperatur)	10–20 K
Direktverdampfer	2–4 K

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Materialwahl: Kupfer, PEX, Verbundrohr

Kupferrohr (Cu)

Einsatzbereich: Heizungsverteilnetz, Anbindung WP-Gerät

Eigenschaft	Details
pH-Bereich	7,0–9,0 (unter 7,0: Korrosion!)
Verbindung	Lötfitting, Pressfitting
Lebensdauer	50+ Jahre
Sauerstoffdiffusion	Keine (Metall)
Wärmeausdehnungskoeffizient	0,017 mm/m·K

Wichtig: Kupfer und Aluminium nicht direkt verbinden (Kontaktkorrosion) → Korrosionsschutz prüfen.

PEX (vernetztes Polyethylen) / PE-RT

Einsatzbereich: Fußbodenheizung, Flächenheizung, Sole-Leitungen

Eigenschaft	Details
Sauerstoffdiffusionsdichtheit	Pflicht! (EVAL-Schicht nach DIN 4726)
Verbindung	Pressfitting, Klemmring
Lebensdauer	50 Jahre (bei diffusionsdichter Ausführung)
Flexibilität	Sehr gut (Schläge biegeradius)
Temperaturen	Bis 95 °C dauerhaft

Fehler vermeiden: Nicht-diffusionsdichtes PEX im Heizungsverteilnetz → Sauerstoffeintrag → Korrosion der Eisenkomponenten (Kessel, Heizkörper).

Verbundrohr (Alu-Verbundrohr)

Einsatzbereich: Sanitär und Heizung, leicht formbar

Eigenschaft	Details
Aufbau	Innen-PE-RT / Alu-Folie / Außen-PE
Sauerstoffdicht	Ja (Aluminiumschicht)
Formbar	Biegbar mit Rohrbieger
Verbindung	Pressfitting
Einsatztemperatur	Bis 95 °C

Sole-Leitungen (Erdsonde/Erdkollektor)

Nur PE 100 (HDPE):

• Kältestabil bis –20 °C (Sole-Frost möglich)
• Druckfest bis 10 bar
• Diffusionsdicht (Sole bleibt im Kreislauf)
• Verbindung: Elektro-Schweißmuffe (keine Klebung, keine Pressfittings)

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Rohrdämmung: Pflicht und Praxis

Gesetzliche Anforderungen (GEG Anlage 8)

Rohraußendurchmesser	Mindest-Dämmdicke (λ = 0,035 W/mK)
bis 22 mm	20 mm
22–35 mm	30 mm
35–100 mm	gleich Rohraußendurchmesser
> 100 mm	100 mm

Reduzierte Dämmdicke erlaubt (50 %): Bei Leitungen in Schächten, Kanälen, unter Estrich

WP-spezifische Empfehlungen

Für Wärmepumpen sind die gesetzlichen Mindestanforderungen oft nicht ausreichend:

• WP-Vorlauftemperaturen: nur 35–50 °C → minimale Temperaturgradienten
• Auch 5 % Wärmeverlust verschlechtert JAZ messbar
• Empfehlung: Dämmdicke 1,5–2× Mindestanforderung wählen
• Material: Armaflex (Elastomerschaum) oder Mineralwolle-Schalen

Kondensatschutz bei Sole-Leitungen

Sole-Leitungen führen kalte Sole (–5 bis +5 °C) → Kondensation an Rohroberfläche:

• Dampfdichte Dämmung erforderlich (Armaflex mit Klebenaht)
• Keine Mineralwolle (saugt Kondensat → verliert Dämmwirkung)
• Achtung in Kellerräumen: Sorgfältige Verarbeitung aller Übergänge

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Kältemittelleitungen (Außeneinheit zu Inneneinheit)

Bei Split-Wärmepumpen (Luft/Wasser) verbinden Kältemittelleitungen Außen- und Inneneinheit:

Spezielle Anforderungen

• Material: Kupfer, nahtlos gezogen, annealiert (weich)
• Vordimensioniert: Vom Hersteller vorgegeben (Nennweite je Modell)
• Isolierung: Werkseitig gedämmt (Armaflex-ummantelt, meist 13–19 mm)
• Länge: Maximal nach Herstellerangabe (typ. 25–50 m)
• Höhenunterschied: Typ. max. 15–30 m (zwischen Innen- und Außeneinheit)
• F-Gas-Verordnung: Einbau nur durch F-Gas-zertifizierten Betrieb

Typische Leitungsquerschnitte

WP-Leistung	Saugleitung (größer)	Druckleitung (kleiner)
5–8 kW	3/8" (9,52 mm)	1/4" (6,35 mm)
8–12 kW	1/2" (12,7 mm)	3/8" (9,52 mm)
12–16 kW	5/8" (15,9 mm)	3/8" (9,52 mm)

Nie kürzen ohne Herstellerfreigabe – Kältemittelmenge ist auf Leitungslänge abgestimmt (Nachfüllen erforderlich = F-Gas-Fachbetrieb).

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Typische Planungsfehler

Fehler 1: Zu kleine Rohrdurchmesser

• Symptom: Hoher Druckverlust, schlechte JAZ, Geräusche
• Fix: Rohrnetz neu auslegen, ggf. parallele Stränge

Fehler 2: Nicht-diffusionsdichtes PEX

• Symptom: Korrosion an Stahlteilen (Heizkörper, Pumpen) nach 1–3 Jahren
• Fix: Nur O2-diffusionsdichtes PEX (DIN 4726) verwenden

Fehler 3: Fehlende oder mangelhafte Dämmung

• Symptom: Hohe Wärmeverluste → JAZ schlechter als berechnet
• Fix: Alle unbeheizten Leitungsabschnitte mit korrekter Dicke dämmen

Fehler 4: Kondensatschadenauf an Sole-Leitungen

• Symptom: Nasse Kellerwände, Dämmung aufgequollen
• Fix: Dampfdichte Dämmung (Armaflex, vollständig verklebt)

Fehler 5: Kältemittelleitung zu lang

• Symptom: WP verliert Leistung, COP verschlechtert sich
• Fix: Herstellergrenzen prüfen; kürzere Leitungsführung wählen

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