Rohrheizung-Rechner: Volumenstrom und DN berechnen

Der Volumenstrom in einer Heizungsanlage wird aus der Heizleistung und der Temperaturspreizung berechnet: Q = P / (ρ × cp × ΔT), mit der Heizleistung P in Watt, der Wasserdichte ρ (ca. 1.000 kg/m³), der spezifischen Wärmekapazität cp (4.186 J/kg·K) und der Temperaturspreizung ΔT in Kelvin.

Für 12 kW Heizleistung und 10 K Spreizung ergibt das rund 1,03 m³/h beziehungsweise 1.033 kg/h Massenstrom – exakt der Wert, den der Rohrheizung-Rechner für diese Eingaben ausgibt.

Der Rechner übernimmt diesen Schritt automatisch: Heizleistung, Spreizung und Zielgeschwindigkeit eingeben, und er liefert Volumenstrom, Rohrinnendurchmesser, DN-Empfehlung, Massenstrom und den groben Druckverlust pro Meter.

Diese Werte bilden die Grundlage für Rohrauswahl und Pumpenvorauswahl.

Wichtig für die Praxis: Bei Wärmepumpenanlagen mit geringer Spreizung von nur 5 statt 10 Kelvin verdoppelt sich der Volumenstrom bei gleicher Heizleistung – das verlangt spürbar größere Rohrdurchmesser als bei einer klassischen Heizung mit größerer Spreizung.

Die Zuordnung von Rohrdurchmesser zu Volumenstrom richtet sich nach der angestrebten Strömungsgeschwindigkeit.

Als Richtwerte gelten: DN 15 (Innendurchmesser ca. 13 mm) für Volumenströme bis ca. 250 l/h; DN 20 (ca. 18–21 mm) für 250–600 l/h; DN 25 (ca. 25–27 mm) für 600–1.200 l/h; DN 32 (ca. 32–36 mm) für 1.200–2.500 l/h.

Strömungsgeschwindigkeiten über 1 m/s sind aus Komfort- und Geräuschgründen zu vermeiden; darüber steigt auch das Erosionsrisiko an Rohrwandungen und Armaturen.

Die genauen Innendurchmesser hängen vom Rohrmaterial ab – die Referenztabelle auf dieser Seite zeigt Kupfer- und Stahlrohr je Nennweite im Vergleich.

Der Rohrheizung-Rechner gibt nach Eingabe von Heizleistung, Spreizung und Zielgeschwindigkeit die passende DN-Empfehlung direkt aus: 12 kW bei 10 K Spreizung und 0,8 m/s ergeben zum Beispiel 21,4 mm Innendurchmesser und damit DN 25, sodass die Rohrdimensionierung schon in der Planung auf einer nachvollziehbaren Rechengrundlage steht.

DN (Nennweite, von "Diamètre Nominal") ist nach DIN EN ISO 6708 ein gerundeter Kennwert ohne Einheit – anders als oft angenommen entspricht DN weder exakt dem Innen- noch dem Außendurchmesser.

Der tatsächliche Innendurchmesser hängt vom Material ab: Ein DN 25 hat bei Kupferrohr (28×1,5 mm nach DIN EN 1057) einen Innendurchmesser von rund 25 mm, bei Stahlrohr (mittelschwere Reihe nach DIN EN 10255) dagegen rund 27,2 mm – ein Unterschied von etwa 9 Prozent.

Wer beim Umrechnen pauschal den DN-Wert als Innendurchmesser einsetzt, obwohl eine Stahlleitung verbaut ist, unterschätzt den tatsächlichen Rohrquerschnitt spürbar.

Der Rohrheizung-Rechner selbst rechnet materialunabhängig mit dem berechneten Innendurchmesser und ordnet erst danach eine DN-Stufe zu, etwa DN 25 bei 21,4 mm.

Die Referenztabelle auf dieser Seite listet die üblichen Innendurchmesser für Kupfer- und Stahlrohr je Nennweite. Vor der Materialbestellung deshalb immer die herstellerspezifische Maßtabelle statt nur des DN-Werts gegenprüfen.

Die Durchflussmenge eines Rohres berechnet man aus Querschnittsfläche und Strömungsgeschwindigkeit: Q = A × v, wobei A = π × (D/2)² die Querschnittsfläche in m² und v die mittlere Strömungsgeschwindigkeit in m/s ist.

Für ein Rohr mit 18 mm Innendurchmesser und 0,6 m/s Strömungsgeschwindigkeit ergibt sich A ≈ 0,000254 m² und Q ≈ 0,000153 m³/s, also rund 550 l/h.

In der Praxis geht man meist umgekehrt vor: Zuerst wird die benötigte Durchflussmenge aus Heizleistung und Spreizung berechnet, dann daraus der erforderliche Innendurchmesser für die Ziel-Strömungsgeschwindigkeit.

Der Rohrheizung-Rechner übernimmt diesen Rechenweg vollständig: Bei 9 kW, 10 K Spreizung und 0,5 m/s Zielgeschwindigkeit liefert er 0,78 m³/h Volumenstrom, 23,4 mm Innendurchmesser und DN 25.

Bei hydraulisch unausgewogenen Anlagen mit stark unterschiedlichen Kreisvolumenströmen empfiehlt sich ergänzend ein hydraulischer Abgleich nach Verfahren A oder B (VDI 2073), der auf dem ermittelten Volumenstrom aufsetzt.

Der Volumenstrom Q beschreibt die pro Zeiteinheit durch den Rohrquerschnitt strömende Wassermenge, angegeben in m³/h oder l/h.

Die Grundformel lautet Q = P / (ρ × cp × ΔT) mit der Heizleistung P, der Wasserdichte ρ ≈ 1.000 kg/m³, der spezifischen Wärmekapazität cp ≈ 1,163 Wh/(l·K) und der Temperaturspreizung ΔT in Kelvin.

Eine Heizungsanlage mit 20 kW und 20 K Spreizung (Vorlauf 70 °C, Rücklauf 50 °C) kommt auf einen Volumenstrom von 0,86 m³/h.

Bei einer Niedertemperaturheizung mit Wärmepumpe und nur 5 K Spreizung steigt der Volumenstrom bei gleicher Leistung dagegen auf 3,44 m³/h – das Vierfache – und erzwingt einen deutlich größeren Rohrdurchmesser (DN 40 statt DN 25).

Den Volumenstrom zu kennen ist grundlegend: Nur mit dem richtigen Wert lassen sich Heizungsrohre korrekt dimensionieren, die Pumpe passend auslegen und ein hydraulischer Abgleich aller Heizkreise durchführen.

Der Rohrheizung-Rechner ermittelt Volumenstrom und passende Rohrdimensionierung für jeden Betriebsfall auf einen Blick.

In Heizungsrohren empfiehlt sich eine Strömungsgeschwindigkeit von 0,4 bis 0,8 m/s für den komfortablen Betrieb.

Werte unter 0,2 m/s begünstigen schlechte Wärmeübertragung und Ablagerungen; Werte über 1 m/s erzeugen hydraulische Geräusche, erhöhen den Druckverlust überproportional und können langfristig Erosionsschäden verursachen.

Der Unterschied ist erheblich: Bei 12 kW und 10 K Spreizung liegt der Druckverlust bei 0,5 m/s nur bei 8 Pa/m, bei 0,8 m/s bereits bei 27 Pa/m und bei 1,2 m/s bei 74 Pa/m – fast das Zehnfache gegenüber dem langsamsten Fall, während sich der Innendurchmesser nur von 27 auf 17,5 mm verringert.

Bei Flächenheizungen mit kleinen Kreisdurchmessern sind eher 0,3–0,5 m/s üblich, in Hauptverteilsträngen größerer Anlagen 0,5–0,8 m/s. Maßgeblich ist immer der ungünstigste Heizkreis.

Der Rohrheizung-Rechner erlaubt die direkte Eingabe der Ziel-Strömungsgeschwindigkeit und zeigt sofort, welchen Einfluss verschiedene Vorgaben auf DN-Empfehlung und Druckverlust haben.

Rohrdimensionierung bedeutet, für jeden Leitungsabschnitt den hydraulisch und energetisch passenden Innendurchmesser (Nennweite DN) zu bestimmen.

Sie ist nötig bei jeder Neuinstallation, bei Umbau oder Erweiterung bestehender Netze, beim Wechsel von Hochtemperatur- auf Niedertemperaturheizung (etwa bei einer Wärmepumpen-Umrüstung) und bei Sanierungen mit neuem hydraulischem Abgleich.

Eine unterdimensionierte Leitung führt zu hohem Druckverlust und mangelhafter Wärmeverteilung, eine überdimensionierte erhöht die Materialkosten und begünstigt durch geringe Strömungsgeschwindigkeit Sauerstoff- und Schlammprobleme.

Besonders bei der Wärmepumpen-Umrüstung wird der vorhandene Rohrdurchmesser häufig zur Engstelle, weil die geringere Spreizung den Volumenstrom erheblich erhöht – bei 12 kW springt die DN-Empfehlung von DN 25 auf DN 40, wenn die Spreizung von 10 auf 5 Kelvin sinkt.

Mit dem Rohrheizung-Rechner lässt sich die Dimensionierung für jeden Heizkreis vorbemessen: Heizleistung, Spreizung und Zielgeschwindigkeit eingeben, DN-Empfehlung und Druckverlust ablesen.

Der Druckverlust setzt sich aus dem Reibungsverlust im geraden Rohr (nach Darcy-Weisbach) und den Einzelwiderständen an Bögen, Ventilen, Heizkörpern und der Pumpe zusammen.

Für die Rohrdimensionierung rechnet man zunächst mit dem spezifischen Druckverlust pro Meter im Hauptstrang: Üblicher Zielwert in Heizungsanlagen sind 100 bis 200 Pa/m.

Der Rohrheizung-Rechner liefert diesen Wert direkt aus Heizleistung, Spreizung und Zielgeschwindigkeit: Bei 12 kW und 10 K Spreizung ergeben sich 8 Pa/m bei 0,5 m/s, 27 Pa/m bei 0,8 m/s und 74 Pa/m bei 1,2 m/s – ein fast zehnfacher Unterschied allein durch die gewählte Strömungsgeschwindigkeit.

Über die Gesamtlänge des ungünstigsten Heizkreises ergibt sich der Gesamtdruckverlust, den die Heizungspumpe überwinden muss.

Als Faustregel gilt: Die Förderhöhe der Pumpe sollte den ermittelten Gesamtdruckverlust um mindestens 10 bis 20 Prozent übersteigen.

Der Rechnerwert deckt nur den Rohrreibungsanteil ab; Armaturen, Bögen und Heizkörperwiderstände kommen bei der Pumpenauslegung noch hinzu.

Bei gleicher Heizleistung braucht eine Wärmepumpe wegen der kleineren Temperaturspreizung einen größeren Rohrdurchmesser als eine klassische Gas- oder Ölheizung.

Beispiel mit dem Rohrheizung-Rechner: 12 kW Heizleistung und 0,8 m/s Zielgeschwindigkeit ergeben bei 10 K Spreizung (klassische Heizung) 1,03 m³/h Volumenstrom und 21,4 mm Innendurchmesser, also DN 25.

Bei 5 K Spreizung (typisch für Wärmepumpen mit Vorlauf 35/30 °C) verdoppelt sich der Volumenstrom auf 2,07 m³/h, der Innendurchmesser wächst auf 30,2 mm und die Empfehlung springt zwei Nennweitenstufen höher auf DN 40.

Wer bei einer Wärmepumpen-Nachrüstung die vorhandene DN-25-Leitung eines Gaskessels unverändert weiterverwendet, riskiert einen deutlich höheren Druckverlust und eine ungenügende Wärmeabgabe an den Heizkörpern.

Vor dem Wärmepumpen-Tausch lohnt sich deshalb ein zweiter Rechnerlauf mit der realistischen Spreizung von 5 bis 7 Kelvin, um zu prüfen, ob die bestehende Leitung den nötigen Volumenstrom noch mit vertretbarem Druckverlust transportiert.