Planungsphasen thermischer Netze

Die Planung eines thermischen Netzes folgt sechs Phasen — von der Vorstudie über Entwurf, Ausschreibung und Ausführung bis zur Betriebsoptimierung und zum Dauerbetrieb — und dauert typischerweise zwei bis fünf Jahre. Das QM-Planungshandbuch Thermische Netze bildet die branchenweit anerkannte Grundlage für diesen strukturierten Ablauf, bei dem die Kostengenauigkeit von ±25 % in der Vorstudie auf ±10 % nach Angebotseingang steigt. Eine sorgfältige Bearbeitung jeder Phase vermeidet kostspielige Fehlentscheide und schafft die Voraussetzungen für einen langfristig wirtschaftlichen Betrieb.

Phase 1: Vorstudie

Ziel: Machbarkeit des Vorhabens klären sowie Chancen und Risiken frühzeitig identifizieren.

In der Vorstudie wird das Versorgungsgebiet definiert und eine erste Abschätzung des Wärmebedarfs vorgenommen. Zu den zentralen Aufgaben gehören:

• Versorgungsgebiet abgrenzen: Geographische Ausdehnung, Siedlungsstruktur und vorhandene Infrastruktur erfassen. Die Situationserfassung umfasst Gebäudebestände, bestehende Heizungssysteme und potenzielle Anschlusskunden.
• Schlüsselkunden identifizieren und umfragen: Grosskunden wie Industrie, Gewerbe, öffentliche Einrichtungen oder grössere Wohnbauträger werden gezielt angesprochen. Ihre Anschlussbereitschaft ist entscheidend für die Wirtschaftlichkeit des Netzes.
• Lastkennlinie und Jahresdauerlinie erstellen: Die Ermittlung des zeitlichen Verlaufs des Wärmebedarfs bildet die Grundlage für die Dimensionierung der Erzeugungsanlagen und des Netzes. Die Jahresdauerlinie zeigt, wie viele Stunden pro Jahr welche Leistung benötigt wird.
• Energieangebot erfassen: Verfügbare Wärmequellen — wie Abwärme, Biomasse, Solarthermie, Geothermie oder Wärmepumpen — werden inventarisiert und hinsichtlich Leistung, Verfügbarkeit und Kosten bewertet.
• Trassenführung und Standort der Energiezentrale vorplanen: Eine erste Trassenführung wird auf Basis der vorhandenen Infrastruktur und der Lage der Kunden skizziert.
• Erste wirtschaftliche Betrachtung: Die Kostenabschätzung in dieser Phase hat eine Genauigkeit von ca. ± 25 %. Sie dient als Entscheidungsgrundlage, ob das Projekt weiterverfolgt wird.

Die Vorstudie wird häufig durch Förderinstrumente der öffentlichen Hand unterstützt, da sie mit vergleichsweise geringem Aufwand die Grundlage für Investitionsentscheide schafft.

Ergebnis: Entscheid über die Weiterführung des Projekts in die Entwurfsplanung.

Phase 2: Entwurfsplanung

Ziel: Eine oder mehrere wirtschaftlich vertretbare Varianten erarbeiten und bewerten.

Die Entwurfsplanung vertieft die Ergebnisse der Vorstudie und konkretisiert die technischen und wirtschaftlichen Parameter:

• Schlüsselkunden konkretisieren: Detaillierte Fragebögen zu Leistungsbedarf, Temperaturniveaus, Anschlusszeitpunkt und vertraglichen Rahmenbedingungen werden ausgewertet. Zusätzlich werden Kleinkunden systematisch erfasst.
• Versorgungsgebiet festlegen: Auf Basis der Kundenrückmeldungen wird das endgültige Versorgungsgebiet definiert und in Erschliessungsetappen gegliedert.
• Rohrsystem evaluieren: Verschiedene Rohrsysteme (Kunststoffmantelrohr, flexibles Verbundrohr, Stahlrohr) werden hinsichtlich Eignung, Kosten und Lebensdauer verglichen.
• Zweite wirtschaftliche Betrachtung: Eine detaillierte Planbilanz und Planerfolgsrechnung werden erstellt. Die Kostengenauigkeit liegt bei ca. ± 15 %. Sensitivitätsanalysen zeigen die Auswirkungen variierender Anschlussraten und Energiepreise.
• Wärmelieferverträge vorbereiten und Akquisition starten: Der Deckungsgrad des Jahresenergieumsatzes sollte mindestens 70 % durch Absichtserklärungen oder Vorverträge gesichert sein, bevor der Umsetzungsentscheid gefällt wird.

Wichtig ist in dieser Phase die enge Abstimmung zwischen technischer Planung und kaufmännischer Bewertung: Eine technisch elegante Lösung, die wirtschaftlich nicht tragfähig ist, wird ebenso verworfen wie eine rein kostenseitig optimierte Variante mit technischen Risiken.

Ergebnis: Entscheid über die Umsetzung des Projekts.

Phase 3: Planung, Ausschreibung und Vergabe

Ziel: Die Ausführung so vorbereiten, dass ein reibungsloser Bau- und Installationsablauf gewährleistet ist.

In dieser Phase werden alle technischen Details ausgearbeitet:

• Auslegung des thermischen Netzes: Das Rohrsystem wird endgültig festgelegt, die Rohrdurchmesser dimensioniert und die Verlegemethoden bestimmt. Armaturen, Kompensatoren und Abzweigungen werden spezifiziert.
• Spezifikation der Übergabestationen: Leistung, Regelung, Messtechnik und hydraulische Einbindung jeder Übergabestation werden definiert.
• Rohrstatik erstellen: Thermische Dehnungen, Festpunktbelastungen und Kompensationsmassnahmen werden berechnet und nachgewiesen.
• Pläne erstellen: Situationspläne, Längenprofile und Grabenprofile bilden die Grundlage für Genehmigungsverfahren und Ausschreibung.
• Baubewilligungsverfahren: Je nach Gemeinde und Umfang des Vorhabens kann das Bewilligungsverfahren bis zu sechs Monate dauern. Frühzeitige Einreichung ist daher entscheidend.
• Ausschreibung, Submission und Vergabe: Die Arbeiten werden ausgeschrieben, Angebote eingeholt und nach definierten Kriterien vergeben.
• Dritte wirtschaftliche Betrachtung: Auf Basis der eingegangenen Angebote wird die Wirtschaftlichkeit mit einer Genauigkeit von ca. ± 10 % überprüft.
• TAV und Wärmeliefervertrag finalisieren: Technische Anschlussbedingungen (TAV) und Wärmelieferverträge werden in ihre endgültige Form gebracht.

Die Koordination zwischen Tiefbau, Rohrleitungsbau und Haustechnik ist in dieser Phase besonders anspruchsvoll und erfordert eine klare Termin- und Schnittstellenplanung.

Phase 4: Ausführung und Abnahme

In der Ausführungsphase wird das geplante Netz realisiert. Eine enge Abstimmung zwischen Planungsbüro, ausführenden Unternehmen und Bauherrschaft ist in dieser Phase unerlässlich.

Die wesentlichen Aufgaben umfassen:

• Ausführungspläne erstellen: Werkpläne und Detailzeichnungen werden vom ausführenden Unternehmen auf Basis der Ausschreibungsunterlagen erstellt und vom Planer freigegeben.
• Bauüberwachung: Die fachgerechte Ausführung wird durch regelmässige Baustellenbegehungen und Dokumentation sichergestellt. Besonderes Augenmerk gilt der Schweissnahtprüfung, der korrekten Verlegung und der Einhaltung von Mindestüberdeckungen.
• Inbetriebnahme: Die Inbetriebnahme erfolgt in mehreren Schritten — Funktionskontrolle aller Komponenten, kalte Inbetriebsetzung (Druckprüfung, Spülung), anschliessend warme Inbetriebsetzung mit schrittweiser Temperaturerhöhung. Festgestellte Mängel werden protokolliert und behoben.
• Dokumentation: Zwei Dokumentationstypen sind erforderlich. Die Prüf- und Nachweisdokumentation umfasst Prüfprotokolle, Schweissprotokolle und Druckprüfungsnachweise. Die betriebstechnische Dokumentation enthält Betriebsanleitungen, Wartungspläne und Bestandspläne.
• Abnahme: Die formale Abnahme erfolgt anhand des Pflichtenhefts. Ein Abnahmeprotokoll dokumentiert den Zustand der Anlage und allfällige Restmängel. Mit der Abnahme beginnt die Garantiefrist.

Die Bauphase sollte saisonbedingte Einschränkungen berücksichtigen: Tiefbauarbeiten in den Wintermonaten sind aufwendiger und teurer, während die Inbetriebnahme idealerweise zu Beginn der Heizperiode erfolgt, um den Regelbetrieb unter realen Lastbedingungen testen zu können.

Phase 5: Erste Betriebsoptimierung

Ziel: Die Anlage auf einen optimalen Betrieb einstellen und Einsparpotenziale realisieren.

Die erste Betriebsoptimierung erfolgt typischerweise in der ersten ein bis zwei Heizperioden nach Inbetriebnahme:

• Datenerfassung: Ein Messkonzept wird erstellt, das alle relevanten Betriebsparameter umfasst — Temperaturen, Volumenströme, Drücke, Energiemengen und Stromverbräuche. Referenzwerte werden für den späteren Soll-Ist-Vergleich protokolliert.
• Auswertung: Die erfassten Daten werden systematisch ausgewertet. Soll-Ist-Vergleiche und grafische Aufbereitungen (z. B. Jahresdauerlinien, Temperaturverläufe) machen Abweichungen vom Planungsziel sichtbar und identifizieren Optimierungspotenziale.
• Optimierung: Auf Basis der Auswertung werden konkrete Massnahmen umgesetzt — hydraulischer Abgleich der Übergabestationen, Anpassung von Sollwerten und Reglerparametern, Optimierung der Zeitprogramme für Nacht- und Wochenendabsenkung sowie Korrektur fehlerhafter Einstellungen.

Erfahrungsgemäss lassen sich in der ersten Betriebsoptimierung Einsparungen von 10 bis 20 % beim Hilfsenergiebedarf (Pumpstrom) und eine deutliche Reduktion der Rücklauftemperaturen erzielen. Die Investition in eine sorgfältige Optimierungsphase amortisiert sich daher in der Regel innerhalb weniger Monate.

Phase 6: Betrieb und Bewirtschaftung

Der langfristige Betrieb eines thermischen Netzes erfordert eine strukturierte Organisation:

• Betriebskonzept: Ein dokumentiertes Betriebskonzept regelt Zuständigkeiten, Betriebsabläufe, Störfallmanagement und Bereitschaftsdienst. Es definiert auch die Schnittstellen zwischen Netzbetreiber, Erzeugerbetreiber und Kundenservice.
• Instandhaltung: Regelmässige Wartung, Inspektion und Instandsetzung sichern die Lebensdauer und Betriebssicherheit der Anlage. Ein Wartungsvertrag mit definierten Intervallen und Leistungsumfang bildet die Grundlage.
• Versicherungen: Bau-, Feuer- und Betriebshaftpflichtversicherungen decken die wesentlichen Risiken ab. Die Versicherungssummen orientieren sich am Wiederbeschaffungswert der Anlage.
• Kundenbetreuung und Akquisition: Die laufende Betreuung bestehender Kunden sowie die Akquisition weiterer Wärmekunden sichern den wirtschaftlichen Betrieb und verbessern die Auslastung des Netzes.
• Monitoring und Reporting: Eine kontinuierliche Betriebsdatenerfassung ermöglicht die Erkennung schleichender Verschlechterungen — etwa steigende Rücklauftemperaturen, zunehmende Druckverluste oder sinkende Erzeugungswirkungsgrade — und bildet die Basis für gezielte Gegenmassnahmen.

Qualitätssicherung über alle Phasen

Die systematische Qualitätssicherung begleitet den gesamten Projektablauf. Für jede der sechs Phasen stehen Checklisten zur Verfügung (z. B. Tabellen 6.10 bis 6.15 im Planungshandbuch), die alle qualitätsrelevanten Aufgaben und Prüfpunkte auflisten. Die Checklisten decken folgende Bereiche ab:

• Planung: Vollständigkeit der Unterlagen, Einhaltung von Normen und Richtlinien, Plausibilität der Berechnungen
• Bau und Montage: Fachgerechte Ausführung, Materialprüfungen, Dokumentation der Verlegearbeiten
• Inbetriebnahme: Funktionsprüfungen, Protokollierung, Mängelbeseitigung
• Betrieb: Regelmässige Betriebsauswertungen, Wartungsnachweise, Kundenzufriedenheit

Als übergeordnete Grundlage dient die SN EN ISO 9001, die Anforderungen an ein systematisches Qualitätsmanagementsystem definiert. Darüber hinaus empfiehlt es sich, an definierten Meilensteinen — insbesondere beim Übergang zwischen den Phasen — eine externe Qualitätsprüfung durch unabhängige Fachpersonen durchzuführen. Diese Peer-Reviews decken Planungsfehler frühzeitig auf und reduzieren das Risiko kostspieliger Nachbesserungen während der Ausführung.

Fazit

Der strukturierte Projektablauf in sechs Phasen bildet die Grundlage für einen wirtschaftlich und technisch erfolgreichen Betrieb thermischer Netze. Jede Phase baut auf den Ergebnissen der vorhergehenden auf und liefert die Entscheidungsgrundlagen für den nächsten Schritt. Die frühzeitige Einbindung von Schlüsselkunden, eine realistische wirtschaftliche Betrachtung und eine konsequente Qualitätssicherung sind dabei die zentralen Erfolgsfaktoren. Planungssoftware wie VICUS Districts unterstützt insbesondere die Phasen 1 bis 3 — von der ersten Bedarfsabschätzung über die hydraulische Netzberechnung bis zur detaillierten Auslegung und Wirtschaftlichkeitsanalyse.

Weiterführende Artikel: Versorgungsgebiet und Wärmebezugsdichte beschreibt die Kriterien zur Abgrenzung des Versorgungsgebiets und zur Identifikation von Schlüsselkunden, Wirtschaftlichkeitsberechnung nach VDI 2067 erläutert die Methodik der wirtschaftlichen Bewertung in den einzelnen Planungsphasen, und Thermo-Hydraulische Simulation behandelt die Berechnungsverfahren für die Netzauslegung in den Phasen 2 und 3.

Quellen und Normen

• HOAI (2021) — Honorarordnung für Architekten und Ingenieure, Leistungsphasen 1–9
• Nussbaumer, T.; Thalmann, S.; Zaugg, D.; Cueni, M. (2025): Planungshandbuch Thermische Netze. Version 2.0, EnergieSchweiz / Bundesamt für Energie BFE.