Rohrleitungen für die Wärmepumpe: Welche Dimension und welches Material passen?

Warum das Rohr mehr entscheidet als der Meterpreis

Kupfer kostet, Edelstahl kostet mehr, und das Mehrschichtverbundrohr ist billig, hat aber Fittings, die sich verjüngen. Diese Abwägung beschäftigt gerade jeden, der eine Wärmepumpe selbst einbindet oder als Installateur ein Angebot kalkuliert. Nur: Wer beim Rohr nach dem Meterpreis entscheidet, rechnet an der falschen Stelle.

Ein zu knapp gewähltes Rohr macht sich nicht am Tag der Montage bemerkbar. Es zeigt sich später: als Strömungsgeräusch, als Umwälzpumpe, die mehr Strom zieht als geplant, oder als Anlage, die im Abtaubetrieb nicht genug Wasser durch das Gerät bekommt. Die gute Nachricht: Die Auslegung ist Rechenarbeit von fünf Minuten, keine Glaubensfrage.

Dieser Beitrag geht die Reihenfolge durch, die sich in der Praxis bewährt: Volumenstrom bestimmen, Dimension über die Fließgeschwindigkeit prüfen, Fittings und Material wählen, Außenleitungen schützen, Anlage spülen.

Erst rechnen: der Volumenstrom

Wie viel Wasser durch die Leitung muss, ergibt sich aus der Heizleistung und der Spreizung zwischen Vor- und Rücklauf. Bei Wasser gilt näherungsweise: Volumenstrom in l/min = 14,33 × Leistung in kW ÷ Spreizung in K. Bei Wärmepumpen wird meist mit 5 K gerechnet, das sind rund 2,9 l/min je kW.

Für die Chofu-Luft-Wasser-Wärmepumpen liegen die Werte aus den Modelldaten fest. Sie passen zur 5-K-Rechnung:

Wichtig: Das ist der Nenn-Wasserdurchsatz. Den Mindestvolumenstrom, vor allem im Abtaubetrieb, gibt die Installationsanleitung des jeweiligen Geräts vor. Er hat Vorrang vor jeder Faustformel. Wer den Durchfluss zu knapp plant, riskiert Störungen, wie sie in diesem Beitrag zum Durchfluss bei Monoblock-Wärmepumpen beschrieben sind.

Welche Dimension: die Fließgeschwindigkeit als Prüfstein

Ob ein Rohr passt, beantwortet die Fließgeschwindigkeit. Für Wärmepumpen-Heizkreise werden 0,3 bis 0,7 m/s als belastbarer Richtwert genannt, in Wohngebäuden häufig bis 0,8 m/s. Die obere praktische Grenze liegt bei etwa 1,0 m/s. Eine einzelne Geräuschgrenze in m/s gibt es nicht, denn Rauheit, Armaturen und Luftanteile spielen mit. Die 1,0 m/s sind ein Warnwert, keine Norm.

Aus dem Innendurchmesser folgt, wie viel ein Rohr bei welcher Geschwindigkeit führt:

Gerechnet ist der rein geometrische Wert aus dem Innendurchmesser, bei Verbundrohr mit 3 mm Wandstärke. Die tatsächlichen Innenmaße unterscheiden sich je nach Hersteller, und Fittings, Armaturen und Bögen sind nicht berücksichtigt.

Legt man den Bedarf darüber, ergibt sich ein klares Bild. Ein 4-kW-Gerät (11,5 l/min) fließt durch Kupfer 22 mm mit 0,61 m/s, also entspannt. Beim 6-kW-Gerät (17,2 l/min) sind es in Kupfer 22 mm schon 0,91 m/s und damit mehr als der Richtwert von 0,7 m/s. Kupfer 28 mm bringt es auf 0,58 m/s. Beim 10-kW-Gerät (28,7 l/min) liegt Kupfer 22 mm mit 1,52 m/s klar über der Grenze, Kupfer 28 mm und Verbundrohr 32 mm kommen auf 0,97 beziehungsweise 0,90 m/s und damit an die Obergrenze. Wer Reserve und Ruhe will, nimmt Kupfer 35 mm mit 0,59 m/s.

Ein Wärmepumpen-Leitfaden von iDM nennt bei 5 K Spreizung ähnliche Größenordnungen: bis 3 kW DN 15, von 3 bis 6 kW DN 20, von 6 bis 12 kW DN 25 und von 12 bis 20 kW DN 32. Das passt zu den Rechenwerten oben. Als Startwert taugt es, ersetzt aber keine Druckverlustberechnung.

Fittings: hier geht der Querschnitt verloren

Beim Blick auf ein Rohr 32 × 3 mm sieht die Sache klar aus. Doch was zählt, ist der freie Querschnitt an der engsten Stelle. Manche Pressfittings verjüngen sich; Ursache können Stützhülse, Einstecktiefe oder Profilierung im Durchgang sein. An jeder Verengung steigt die Geschwindigkeit, dazu kommen lokale Verluste am Eintritt und am Austritt. Ein nominell großes Rohr verhält sich dann hydraulisch wie ein kleineres.

Den Druckverlust eines Fittings gibt es nicht als Pauschalwert. Er hängt von Geometrie, Nennweite und Strömungsrichtung ab. Belastbar sind nur die Druckverlusttabellen der Hersteller für die konkrete Größe. Wenn ein System „voller Durchgang“ verspricht, prüfe, ob der Hersteller das für genau diese Fittinggröße ausdrücklich zusichert.

Ein zweiter Punkt aus der Praxis: Muss wirklich alles in 32 mm ausgeführt werden, wenn der Heizkörper am Ende ohnehin mit einem 15er Rohr angeschlossen ist? Nein. Der volle Gerätestrom fließt nur im Abschnitt zwischen Wärmepumpe, Pufferspeicher und Verteiler. Hinter dem Verteiler teilt sich der Strom auf die Heizkreise auf, und die Zweige werden entsprechend kleiner. Dimensioniert wird also abschnittsweise. Achtung bei den Übergängen: Ein 20er Rohr an einem Verteiler mit 1¼ Zoll ist eine Reduzierung, die in der Druckverlustrechnung mitgeführt werden muss.

Auch die Einbindung in die Hydraulik gehört dazu. Wie der Pufferspeicher sinnvoll dimensioniert wird, steht im Beitrag zur optimalen Größe von Pufferspeichern, und warum ein sauberer Abgleich die Rohrauslegung ergänzt, erklärt der Beitrag zum hydraulischen Abgleich bei der Wärmepumpe.

Kupfer, Verbundrohr, Edelstahl: was passt wozu

Kupfer ist der Klassiker. Es lässt sich löten oder verpressen. Wer nicht löten kann oder in engen, holzverkleideten Räumen arbeitet, greift zur Presszange: ohne offene Flamme. Bei beiden Verfahren gilt: Auf den Innendurchgang der Fittings achten.

Mehrschichtverbundrohr ist flexibel und lässt sich mit der Biegefeder verlegen. Sein Nachteil ist der geringere Innendurchmesser bei gleichem Außenmaß. Verbund 32 × 3 mm entspricht hydraulisch etwa Kupfer 28 × 1,5 mm, nicht Kupfer 35 mm. Dimensioniere darum nach dem Innendurchmesser, nicht nach der Zahl auf dem Rohr.

Edelstahl-Presssysteme sind robust. Belastbare Zahlen gibt es nur mit der genauen Systembezeichnung, denn Wandstärken wie 1,0, 1,2 oder 1,5 mm verändern den Innendurchmesser. Auch hier gelten die Druckverlusttabellen des Herstellers.

Keine Materialfrage ist es, wie viele Bögen, Reduzierungen und Absperrungen im Weg stecken. Jeder Bogen kostet Druck. Eine Leitung mit sauberer Führung und wenigen Übergängen schlägt die Leitung mit vielen Engstellen.

Außenleitungen beim Monoblock: Dämmung und Frost

Bei einer Monoblock-Wärmepumpe wie der Chofu R290 führen die wasserführenden Leitungen vom Haus zum Außengerät. Damit gelten zwei zusätzliche Anforderungen.

Dämmung. Die Anforderungen an die Wärmedämmung von Heizungsleitungen regeln in Österreich die ÖNORM H 5155 und die OIB-Richtlinie 6. Die geforderte Dicke hängt von Rohrdurchmesser, Einbausituation und Wärmeleitfähigkeit der Dämmung ab, ob die Leitung im beheizten, unbeheizten oder im Außenbereich liegt. Sicher ist: Im Freien braucht die Dämmung einen Schutz gegen Niederschlag, UV-Strahlung und mechanische Beschädigung. Eine normale Rohrschale für den Innenraum genügt draußen nicht.

Frostschutz. Wasser in Außenleitungen kann bei Frost zum Problem werden, vor allem beim Stromausfall. Üblich sind ein Frostschutzmittel im Außenkreis, eine hydraulische Trennung über einen Wärmetauscher oder die Entleerbarkeit der Leitungen. Eine Begleitheizung ist eine Zusatzmaßnahme, kein alleiniger Schutz, weil sie ohne Strom nichts nützt. Den Glykolanteil legt der Hersteller fest, nicht die Faustformel, denn zu viel Glykol erhöht Viskosität und Druckverlust und belastet die Pumpe. Wie ein durchdachtes Frostschutzkonzept aussieht, zeigt der Beitrag Frostsicherheit bei Monoblock-Wärmepumpen. Die maximale Leitungslänge zwischen Haus und Außengerät steht in der Installationsanleitung des Geräts.

Vor dem Start: spülen und Schmutz abscheiden

Auch das beste Rohr nützt wenig, wenn Späne, Lötrückstände und Montageschmutz in der Anlage bleiben. Die ÖNORM H 5195-1 regelt die Anforderungen an das Heizwasser. Ein veröffentlichter Auszug nennt unter anderem: Spülwasser muss klar und frei von Schwebstoffen über 25 µm sein, Filter oder Schlammabscheider gehören in den Hauptvolumenstrom. Als Ausführungsrichtwert von Herstellerseite wird bei der Erstbefüllung eine Spülung mit mindestens der doppelten Anlagenwassermenge genannt.

Bei Wärmepumpen ist ein Magnetitabscheider im Rücklauf vor dem Gerät eine verbreitete Herstellerempfehlung, zum Beispiel ein Ivar Dirtstop Magnetfilter. Er ersetzt aber weder die Spülung noch die Aufbereitung des Füllwassers. Kontrolliere und reinige den Filter nach den ersten Betriebswochen. Die laufende Pflege der Anlage fasst der Beitrag zur Wartung im Jahresplan zusammen.

Fazit

Die Rohrfrage lässt sich in vier Schritten lösen: Volumenstrom aus Leistung und Spreizung bestimmen, Dimension über die Fließgeschwindigkeit prüfen, Fittings nach dem Innendurchgang wählen und Außenleitungen wetterfest dämmen und gegen Frost absichern. Bei 6 kW liegt Kupfer 22 mm mit 0,91 m/s über dem Richtwert, bei 10 kW bleibt erst Kupfer 35 mm mit 0,59 m/s darunter.

Wer das Material nach dem Meterpreis wählt und die Dimension nach Gefühl, zahlt später bei der Pumpe. Die Rechnung dauert fünf Minuten. Für Modelle aus dem Sortiment schickt das westech-Team gern die Datenblatt-Werte zum Nachrechnen.