Wärmeverteilung planen: Ratgeber für Rohrnetz und Heizflächen

Das Wichtigste auf einen Blick

Normen, Gesetze und Auslegungsverfahren

Die Planung der Wärmeverteilung folgt keinem einzelnen Regelwerk. Sie entsteht aus dem Zusammenspiel von Gesetz, Normen und anerkannter Fachpraxis. Das Gebäudeenergiegesetz in der geltenden Fassung setzt den energetischen Rahmen und verlangt unter anderem, dass neu eingebaute Heizungsanlagen einen Anteil von 65 Prozent erneuerbarer Energien erreichen.

Die fachliche Grundlage liefert DIN EN 12831-1. Die Norm beschreibt die raumweise Berechnung der Norm-Heizlast aus Transmission und Lüftung. Das Ergebnis legt fest, welche Heizleistung ein Raum braucht und welcher Volumenstrom dafür nötig ist.

Für das Rohrnetz gilt DIN EN 12828 zur Planung wasserbasierter Wärmeübergabesysteme. Flächenheizungen werden nach DIN EN 1264 ausgelegt, Heizkörper nach DIN EN 442. Das Verfahren zur Auslegung von Heizflächen im Raum beschreibt VDI 6030.

Welche Gremien diese Regeln erarbeiten, ist beim DIN nachlesbar. Der Normenausschuss Heiz- und Raumlufttechnik sowie deren Sicherheit (NHRS) bündelt die deutsche Mitwirkung an den europäischen Normen für Heizung, Lüftung und Wärmeverteilung. Übergreifende Fragen des Bauens sammelt die Themenseite Bauen beim DIN.

Neben den Normen stehen Verbandsregeln. Für die Wasserqualität in Heizungsanlagen gilt VDI 2035, für den hydraulischen Abgleich beschreibt der Zentralverband Sanitär Heizung Klima die Verfahren A, B und C mit unterschiedlichem Messaufwand.

Das GEG greift auch in die Ausführung ein. Es verlangt unter anderem die Dämmung von Rohrleitungen und Armaturen in unbeheizten Bereichen. Wer diese Vorgaben früh berücksichtigt, spart Nachbesserungen bei der Abnahme.

Planungsunterlagen sollten die verwendeten Regeln benennen. Dazu gehören Normen, Berechnungsannahmen, Werkstoffliste und Auslegungsdaten. Bei späteren Streitfragen zählt, was dokumentiert ist.

Rohrwerkstoffe: Kupfer, Edelstahl und Kunststoff

Für Heizungswasser sind Kupfer, Edelstahl und Kunststoff geeignet. Die Wahl entscheidet über Verarbeitung, Lebensdauer und Preis und darüber, wie empfindlich das System auf Sauerstoffeintrag reagiert.

Kupferrohre sind sauerstoffdicht und formstabil. Sie lassen sich hartlöten oder mit Pressfittingen verbinden. In Schwimmbädern, Werkstätten oder Küstennähe kann chloridhaltige Luft die Rohroberfläche angreifen; dort helfen Ummantelungen oder ein anderer Werkstoff.

Edelstahlrohre sind korrosionsbeständig und druckfest. Sie kommen dort zum Einsatz, wo Wasserqualität und Hygiene wichtig sind. Der Materialpreis liegt über dem von Kupfer, die Verarbeitung verlangt geeignetes Werkzeug.

Kunststoffrohre dominieren in Flächenheizungen. PE-Xa, PE-Xb und PE-RT sind biegsam und werden in langen Ringen verlegt. Entscheidend ist die Sauerstoffdichtheit nach DIN 4726, damit Stahlbauteile wie Kessel, Speicher und Heizkörper nicht von innen korrodieren.

Mehrschichtverbundrohre mit Aluminiumkern verbinden Biegsamkeit mit Formstabilität. Sie sind sauerstoffdicht und deshalb eine häufige Wahl für die Anbindung von Heizkörpern und Verteilern.

Die Verbindungstechnik gehört zur Werkstoffentscheidung. Kupfer wird hartgelötet oder gepresst, Edelstahl gepresst oder geschweißt, Kunststoff über Pressverbindungen gefügt. Jede Verbindung ist eine mögliche Leckstelle und sollte zugänglich bleiben, solange sie nicht im Estrich liegt.

Längenänderungen gehören in die Planung. Kupfer dehnt sich mit etwa 0,017 Millimeter je Meter und Kelvin aus, Kunststoff mit 0,15 bis 0,20 Millimeter. Bei 20 Metern Rohr und 30 Kelvin Temperaturhub sind das rund 10 Millimeter bei Kupfer und bis zu 120 Millimeter bei Kunststoff. Bögen, Kompensatoren und Festpunkte nehmen diese Wege auf.

Bei Mischinstallationen zählt die Fließrichtung. Verzinkter Stahl darf nicht vor Kupfer liegen, weil gelöste Kupferionen die Zinkschicht angreifen. Ein Werkstoffwechsel an geeigneter Stelle verhindert Schäden.

Nach VDI 2035 wird das Füll- und Ergänzungswasser je nach Anlagengröße, Härte und Salzgehalt aufbereitet. Das schützt alle Werkstoffe, besonders aber Stahlkessel und Heizkörper.

Auslegungsparameter: Vorlauftemperatur, Spreizung und Durchfluss

Aus der Heizlast folgt der Volumenstrom. Die Grundgleichung lautet: Leistung gleich Massenstrom mal Wärmekapazität mal Spreizung. Für Wasser gilt eine Wärmekapazität von 1,163 Wattstunden je Kilogramm und Kelvin.

Heizlast	Spreizung	Volumenstrom

Die Spreizung ist eine Grundsatzentscheidung. Fünf Kelvin verdoppeln den Volumenstrom gegenüber zehn Kelvin und verlangen größere Rohre sowie mehr Pumpenleistung. Sie liefern dafür gleichmäßig temperierte Heizflächen und niedrige Rücklauftemperaturen.

Wärmepumpen werden meist mit 35 bis 45 Grad Celsius Vorlauf und 5 bis 10 Kelvin Spreizung ausgelegt. Bestandsanlagen mit Gas oder Öl arbeiten häufig mit 70/55 oder 75/65. Wer die Vorlauftemperatur senkt, muss die Heizflächen vergrößern, sonst sinkt die Raumtemperatur.

Die Auslegung hängt an der Norm-Außentemperatur. Sie liegt in weiten Teilen Deutschlands zwischen minus 10 und minus 16 Grad Celsius und steht in der Heizlastberechnung. Die Heizkurve verbindet diese Außentemperatur mit der Vorlauftemperatur und sollte zur Auslegung passen.

Die Strömungsgeschwindigkeit begrenzt die Rohrweite nach oben. In Wohnräumen gelten 0,2 bis 0,5 Meter pro Sekunde als geräuscharm, in Kellern und Hauptleitungen sind bis 0,7 Meter pro Sekunde üblich.

Der Druckverlust besteht aus Reibung und Einzelwiderständen. Als Richtwert für die Reibung dienen 50 bis 150 Pascal je Meter Rohr, bezogen auf den ungünstigsten Strang. Formstücke, Ventile, Verteiler und Heizflächen kommen als Einzelwiderstände hinzu.

Damit stehen drei Größen fest, aus denen sich die Rohrweite ergibt: Volumenstrom, zulässige Geschwindigkeit und zulässiger Druckverlust. Die kleinste Dimension, die alle drei einhält, ist wirtschaftlich.

Rohrnetz aufbauen: Topologie, Rohrführung und hydraulischer Abgleich

Zweirohrnetze sind der Standard. Jede Heizfläche erhält einen Vorlauf- und einen Rücklaufanschluss, der Durchfluss wird je Heizfläche eingestellt. Einrohrnetze finden sich nur im Bestand und lassen sich schlecht an niedrige Vorlauftemperaturen anpassen.

Für die Leitungsführung haben sich drei Muster bewährt. Bei der Sternverteilung läuft jede Heizfläche einzeln vom Verteiler aus, was kurze Wege und klare Zuordnung schafft. Die Tichelmann-Verlegung führt Vor- und Rücklauf so, dass alle Kreise annähernd gleich lang sind. Ringleitungen passen zu langen Fluren und gleichmäßig belegten Bereichen.

Die Rohrführung folgt der Architektur. Steigstränge liegen in Schächten oder Vorwänden, Verteilleitungen im Estrich, in abgehängten Decken oder im Keller. Leitungen in unbeheizten Bereichen müssen gedämmt werden; welche Dämmdicken das GEG verlangt, steht in seiner Anlage für die Wärmedämmung von Rohrleitungen und Armaturen.

Im Fußbodenaufbau konkurrieren Heizleitungen mit Trittschall und Estrichdicke. Verteilleitungen brauchen ausreichend Überdeckung, damit der Estrich nicht reißt. In abgehängten Decken und Vorwänden bleiben Leitungen zugänglich, was bei späteren Änderungen hilft.

Verteiler und Kreise werden begrenzt. Als Richtwert aus der Praxis gilt, dass ein Heizkreisverteiler nicht mehr als acht bis zwölf Kreise führt und die Druckverluste der Kreise ähnlich groß ausfallen. Das erleichtert Abgleich und Fehlersuche.

Der hydraulische Abgleich sorgt dafür, dass jeder Kreis den berechneten Durchfluss erhält. Ohne ihn bekommen nahe Heizflächen zu viel Wasser und entfernte zu wenig. Die Verfahren A, B und C des Zentralverbands Sanitär Heizung Klima unterscheiden sich im Rechen- und Messaufwand, nicht im Ziel.

Zur Regelung gehören voreinstellbare Thermostatventile, eine Umwälzpumpe mit Differenzdruckregelung und eine Heizkurve, die zur Auslegung passt. Die Themenseite Heizen und Warmwasser der Verbraucherzentrale zeigt, wie sich Vorlauftemperatur und Heizkurve im Alltag auf den Verbrauch auswirken.

Heizflächen auslegen: Heizkörper und Flächenheizungen

Heizkörper werden nach DIN EN 442 mit einer Normleistung angegeben. Sie gilt für 75 Grad Vorlauf, 65 Grad Rücklauf und 20 Grad Raumluft, also für eine mittlere Übertemperatur von 50 Kelvin. VDI 6030 beschreibt, wie daraus die Leistung unter abweichenden Bedingungen wird.

Für die Umrechnung dient der Heizkörperexponent. Er liegt bei Flachheizkörpern meist zwischen 1,2 und 1,4. Ein Beispiel mit dem Exponenten 1,3 zeigt die Wirkung niedrigerer Temperaturen.

Das Beispiel macht die Konsequenz sichtbar: Um bei 45/35 dieselbe Wärme abzugeben wie bei 75/65, muss die Heizfläche etwa dreimal so groß sein. Für Wärmepumpen sind große Heizkörper, Flächenheizungen oder eine Kombination aus beidem deshalb die Regel.

Bei Heizkörpern stehen Flachheizkörper, Gliederheizkörper und Konvektoren zur Wahl. Flachheizkörper mit integriertem Ventil sind im Wohnungsbau üblich, Gliederheizkörper passen zu sichtbaren Altbauten, Konvektoren liefern auf kleiner Fläche hohe Leistung. Die Bauart beeinflusst den Heizkörperexponenten.

Flächenheizungen werden nach DIN EN 1264 ausgelegt. Typische Systemtemperaturen liegen bei 35 Grad Vorlauf und 5 Kelvin Spreizung. Die Wärmestromdichte erreicht je nach Rohrabstand, Estrichaufbau und Bodenbelag etwa 50 bis 80 Watt je Quadratmeter.

Die Verlegeabstände folgen der Heizlastverteilung im Raum. Randzonen an Fenstern werden enger verlegt, oft mit 100 Millimetern, Wohnflächen mit 150 bis 200 Millimetern, Bäder enger. Die Estrichüberdeckung beträgt in der Regel mindestens 45 Millimeter über dem Rohr.

Für Flächenheizungen braucht jeder Raum eine eigene Regelung. Üblich sind Einzelraumregler mit Stellantrieben an den Kreisen des Verteilers, in Bädern zusätzlich Handtuchheizkörper mit eigenem Ventil. Ohne Regelung überhitzen südorientierte Räume, während Nordräume zu kalt bleiben.

Kombinationen sind üblich. Flächenheizungen tragen die Grundlast, Handtuchheizkörper oder kleine Heizkörper übernehmen Bäder und Bereiche mit hoher Lastspitze. Beide Heizflächen sollten auf dieselbe Vorlauftemperatur ausgelegt werden, damit die Regelung einfach bleibt.

Rechenbeispiel: Wärmeverteilung für ein Einfamilienhaus

Das folgende Rechenbeispiel ist eine Beispielrechnung, keine Projektplanung. Angenommen werden 150 Quadratmeter Wohnfläche, eine raumweise ermittelte Heizlast von 8.400 Watt und eine Auslegung mit 45 Grad Vorlauf, 35 Grad Rücklauf und 10 Kelvin Spreizung.

Schritt 1: Der Gesamtdurchfluss beträgt 8.400 geteilt durch 1,163 mal 10, also rund 722 Kilogramm Wasser pro Stunde oder 0,72 Kubikmeter pro Stunde.

Schritt 2: Die Hauptleitung läuft 30 Meter vom Wärmeerzeuger zum Verteiler. Bei 0,72 Kubikmetern pro Stunde ergibt ein Kupferrohr 28x1,5 mit 25 Millimetern Innendurchmesser eine Geschwindigkeit von etwa 0,41 Metern pro Sekunde und einen Reibungsverlust von schätzungsweise 80 Pascal je Meter.

Schritt 3: Die größte Heizfläche ist das Wohnzimmer mit 2.400 Watt. Daraus folgen rund 206 Kilogramm pro Stunde. Ein Rohr 18x1 mit 16 Millimetern Innendurchmesser führt diesen Volumenstrom bei etwa 0,29 Metern pro Sekunde.

Schritt 4: Das Bad benötigt 900 Watt und damit rund 77 Kilogramm pro Stunde. Hier reicht ein Rohr 12x1 mit 10 Millimetern Innendurchmesser, weil der Volumenstrom klein bleibt.

Aus dem Beispiel folgt eine Umwälzpumpe, die 0,72 Kubikmeter pro Stunde bei etwa 16 Kilopascal Förderhöhe bereitstellt. Der Wert liegt im Bereich kleiner Hocheffizienzpumpen. Wer Rohre eine Nummer kleiner wählt, zahlt mit höherem Druckverlust und mehr Pumpenstrom.

Die Rechnung zeigt drei Zusammenhänge. Erstens wächst der Volumenstrom mit der Heizlast und umgekehrt proportional zur Spreizung. Zweitens bestimmt der ungünstigste Strang die Pumpenauswahl. Drittens lohnt es sich, Rohrweiten nicht pauschal zu verkleinern.

Prüfen, füllen und übergeben

Vor der Inbetriebnahme stehen mehrere Arbeitsschritte, die dokumentiert werden sollten.

Für die Dämmung hilft eine kurze Checkliste:

Wärmeverteilung im Bestand ertüchtigen

Im Bestand beginnt die Planung mit einer Bestandsaufnahme des Rohrnetzes. Rohrweiten, Werkstoffe, Leitungsverläufe und der Zustand der Ventile gehören in eine Skizze. Oft zeigt sich, dass ein Strang über Jahre viele zusätzliche Heizflächen versorgt hat.

Ein häufiger Schritt ist der Austausch von Heizkörpern. Wer die Vorlauftemperatur senken will, vergrößert die Heizflächen oder ergänzt Flächenheizungen. Beides lässt sich abschnittsweise umsetzen, solange die Auslegung durchgerechnet bleibt.

Rohrdämmung nachzurüsten lohnt in unbeheizten Kellern und Schächten. Sie kostet wenig, reduziert Verluste und erfüllt zugleich die Vorgaben für bestehende Leitungen. Ein hydraulischer Abgleich gehört fast immer dazu.

Auch die Lüftung wirkt auf die Heizlast. Wird eine Anlage mit Wärmerückgewinnung geplant, sinkt der Lüftungsanteil und damit die benötigte Heizleistung. Die Wärmeverteilung kann dann kleiner ausfallen.

Häufige Fragen

Welche Normen gelten für die Planung der Wärmeverteilung?

DIN EN 12831-1 liefert die raumweise Heizlast, DIN EN 12828 den Rahmen für wasserbasierte Wärmeübergabesysteme. Hinzu kommen DIN EN 1264 für Flächenheizungen, DIN EN 442 für Heizkörper und VDI 6030 für deren Auslegung.

Welche Vorlauftemperatur ist für eine Wärmepumpe sinnvoll?

Für Neubauten und sanierte Bestände sind 35 bis 45 Grad Celsius üblich, mit 5 bis 10 Kelvin Spreizung. Diese Werte verlangen große Heizflächen. Bei 45/35 liefert ein Heizkörper nur etwa 30 Prozent der Leistung, die er bei 75/65 erreicht.

Kupfer, Edelstahl oder Kunststoff: Welches Rohr passt wozu?

Kupfer und Edelstahl eignen sich für sichtbare und druckbelastete Leitungen, Kunststoff für Flächenheizungen und biegsame Verlegung im Estrich. Sauerstoffdicht müssen alle Werkstoffe sein, damit Stahlbauteile im System nicht korrodieren.

Wie berechne ich den Durchfluss eines Heizkreises?

Teilen Sie die Heizlast des Raums durch 1,163 und durch die geplante Spreizung. Ein Raum mit 1.200 Watt und 10 Kelvin Spreizung kommt auf rund 103 Kilogramm pro Stunde, also etwa 0,1 Kubikmeter pro Stunde.

Reicht ein hydraulischer Abgleich nach Verfahren A?

Verfahren A arbeitet rechnerisch mit voreinstellbaren Ventilen und ist für überschaubare Anlagen üblich. Bei langen Strängen und unbekannten Druckverhältnissen liefern die Verfahren B und C mit Messungen belastbarere Werte.