Rechnerwerk
Bau & Handwerk

Wasserschlag und Druckstoß berechnen

Geben Sie an, wie schnell das Wasser fließt, wie lang die Leitung ist und wie schnell die Armatur schließt. Der Rechner zeigt den Druckstoß und den Höchstdruck in der Leitung.

Leitung und Armatur
Bei vollständigem Schließen gleich der Fließgeschwindigkeit vor dem Schließen.
Richtwerte: Stahl und Guss 1.000 bis 1.300, PVC 300 bis 500, PE 200 bis 400 m/s. Herstellerangabe prüfen.
Strecke von der Armatur bis zum nächsten Behälter oder freien Spiegel.
Ergebnis

Was beim Wasserschlag passiert

Wird eine Armatur in einer durchströmten Leitung schlagartig geschlossen, kann die Wassersäule nicht einfach anhalten. Ihre Bewegungsenergie wird in Druck umgesetzt, und eine Druckwelle läuft mit der Wellengeschwindigkeit durch das Rohr. Man hört das als harten Schlag, etwa bei Magnetventilen von Wasch- und Spülmaschinen oder bei schnell schließenden Einhebelmischern.

Die Größe des Stoßes beschreibt die Gleichung von Nikolai Joukowsky aus dem Jahr 1898: Der Druckanstieg ist das Produkt aus Dichte, Wellengeschwindigkeit und Geschwindigkeitsänderung. Für Wasser in einem Stahlrohr ergibt jeder Meter pro Sekunde, um den die Strömung abgebremst wird, rund 10 bar zusätzlichen Druck. Dieser Wert gilt, wenn die Armatur schneller schließt, als die Welle zum nächsten Behälter und zurück braucht.

Schließt die Armatur langsamer, kommt die entlastende Rückwelle schon zurück, während das Ventil noch schließt. Der Stoß fällt dann kleiner aus. Der Rechner schätzt ihn in diesem Fall mit der Näherung nach Michaud ab, die den Joukowsky-Wert im Verhältnis von Reflexionszeit zu Schließzeit verkleinert.

Reflexionszeit T=2⋅La; bei Schließzeit≤T: Δ p=ρ⋅a⋅Δ v; bei Schließzeit>T: Δ p=2⋅ρ⋅L⋅Δ vSchließzeit (Michaud)\text{Reflexionszeit T} = \frac{2 \cdot L}{a};\ \quad \text{bei}\ \text{Schließzeit} \le T:\ \Delta\,p = \rho \cdot a \cdot \Delta\,v;\ \quad \text{bei}\ \text{Schließzeit} > T:\ \Delta\,p = \frac{2 \cdot \rho \cdot L \cdot \Delta\,v}{\text{Schließzeit}\,\left(\text{Michaud}\right)}

Beispiel: Wasser mit 2 m/s in einer 200 m langen Stahlleitung, Wellengeschwindigkeit 1.000 m/s, Schließzeit 0,2 s, Betriebsdruck 4 bar: Die Reflexionszeit beträgt 2 · 200 ÷ 1.000 = 0,4 s. Die Armatur schließt schneller, also gilt Joukowsky: 1.000 · 1.000 · 2 = 2.000.000 Pa = 20 bar. Der Höchstdruck erreicht 24 bar. Bei einer Schließzeit von 4 s wären es nur 2 bar Druckstoß.

Druckstöße begrenzen

Der wichtigste Hebel ist die Schließzeit. Wer sie auf ein Vielfaches der Reflexionszeit verlängert, senkt den Stoß im gleichen Verhältnis. Das Ergebnisfeld zur Mindestschließzeit zeigt, ab wann der Stoß nur noch halb so groß ist wie bei Sofortschluss. Langsam schließende Ventile, Kugelhähne mit Getriebe und gesteuerte Pumpenabschaltungen nutzen genau diesen Effekt.

Auch die Wellengeschwindigkeit spielt eine Rolle. In elastischen Kunststoffrohren aus PE oder PVC ist sie deutlich kleiner als in Stahl oder Guss, der Druckstoß fällt entsprechend niedriger aus. Gelöste Luft und Luftpolster verringern die Wellengeschwindigkeit zusätzlich, machen das Verhalten aber schwerer vorhersagbar.

In der Hausinstallation helfen Wasserschlagdämpfer mit Membran oder Luftpolster nahe an der schnell schließenden Armatur. In Fernleitungen und Pumpwerken kommen Windkessel, Schwungmassen und Belüftungsventile hinzu. Für solche Anlagen schreibt das DVGW-Regelwerk eine eigene Druckstoßberechnung mit Reibung und Pumpenkennlinie vor; dieser Rechner ersetzt sie nicht.

Beachten Sie auch den umgekehrten Fall: Nach dem Überdruck folgt eine Unterdruckwelle. Sinkt der Druck dabei bis auf den Dampfdruck, reißt die Wassersäule ab, und beim Zusammenschlagen entstehen noch höhere Spitzen. Den statischen Druck aus der Höhe zeigt der Wasserdruck-Rechner, Reibungsverluste der Druckverlust-Rechner für Rohre.

Tipps und typische Fehler

Druckstöße vermeiden.

  • Schließzeit: Verlängern.
  • Dämpfer: Nahe am Ventil.
  • Geschwindigkeit: Niedrig halten.
  • Unterdruck: Mitbedenken.

Mehr zum Thema Elektro, Wasser und Rohrleitungen

Alle Rechner zu Elektro, Wasser und Rohrleitungen, alle Bau & Handwerk-Rechner oder alle Rechner A–Z.

Häufige Fragen

Wie groß ist ein Wasserschlag ungefähr?

In Stahlrohren rund 10 bar je Meter pro Sekunde abgebremster Strömung, in Kunststoffrohren deutlich weniger.

Was ist die Reflexionszeit?

Die Zeit, die die Druckwelle von der Armatur zum nächsten Behälter und zurück braucht, also 2 · L ÷ a.

Warum hilft langsames Schließen?

Weil die entlastende Rückwelle die Armatur erreicht, bevor sie ganz geschlossen ist.

Woran erkenne ich einen Wasserschlag in der Hausleitung?

An einem lauten Klopfen oder Schlagen in den Rohren direkt nach dem Schließen eines Ventils.

Hilft ein Druckminderer gegen Wasserschlag?

Er senkt den Ruhedruck und damit die Fließgeschwindigkeit, ersetzt aber keinen Wasserschlagdämpfer.

Auch gesucht als:
  • Wasserschlag berechnen
  • Druckstoß berechnen
  • Joukowsky Formel
  • Druckstoß Rohrleitung
  • Wasserschlag Rohr Rechner
  • Druckstoß Schließzeit

Rechtlicher Hinweis: Die Mengen und Werte sind Richtwerte für die Planung und keine Statik-, Brandschutz-, Elektro- oder Energieberatung. Tragende Bauteile sowie Elektro-, Gas- und Heizungsarbeiten gehören in die Hand von Fachplanern und zugelassenen Fachbetrieben. Herstellerangaben und geltende Vorschriften gehen vor.

Diesen Rechner auf Ihrer Website einbinden

Kostenlos für Blogs, Vereine, Schulen und Unternehmen. Fügen Sie den Code in Ihre Seite ein, zum Beispiel als HTML-Block in WordPress.

Der Rechner läuft in einem Rahmen, setzt keine Cookies und speichert keine Eingaben. Bitte lassen Sie den Quellenlink unter dem Rahmen stehen. Höhe bei Bedarf anpassen.

Alle Berechnungen erfolgen direkt in Ihrem Browser, Ihre Eingaben werden nicht übertragen oder gespeichert. Die Ergebnisse sind Orientierungswerte ohne Gewähr und ersetzen keine steuerliche, rechtliche oder finanzielle Beratung. Die Erklärtexte auf dieser Seite wurden mit KI erstellt. Letzte inhaltliche Änderung dieser Seite: . Mehr dazu: So entstehen und prüfen wir die Rechner.