Energetische Zielgrößen

Sanierung öffentlicher Immobilien zur nachhaltigen
Reduzierung der Energieverbräuche –
von der Konzeption bis zum effektiven Energiemanagement
Dipl.-Ing. Dipl.-Kfm. Dr. Andreas Iding
PowerBuilding | Zürich | WTC | 28.05.2013
Inhalt
1.
Ausgangssituation
2.
Energetische Zielgrößen
3.
Strategieüberlegungen und Konzeptfindung
4.
Planung und Ausführung
5.
Monitoring und Controlling
6.
Impressionen
7.
Fazit
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Inhalt
1.
Ausgangssituation
2.
Energetische Zielgrößen
3.
Strategieüberlegungen und Konzeptfindung
4.
Planung und Ausführung
5.
Monitoring und Controlling
6.
Impressionen
7.
Fazit
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Lebenszyklusmodell
Nachhaltige Sanierung des Rathauses Dietzenbach in Hessen!!
 Bestandsgebäude aus dem Jahr 1976 entspricht in keinster Weise den
Anforderungen an eine energieeffiziente Immobilie.
 Instandhaltung nach Kassenlage; Leerzug und Kauf einer Fremdimmobilie
wurden notwendig.
 Keine wirtschaftliche Verantwortung über den Lebenszyklus bisher vorhanden.
 Öffentliche Hand verfügt nicht (mehr) über das Know-how und die
Ressourcen, um den Anforderungen aus dem Betrieb und der Bewirtschaftung
gerecht zu werden.
 Ausgeschriebener Leistungsumfang:
Planung, Bau, Finanzierung, Bauunterhaltung, Betrieb, Energiemanagement
über 25 Jahre!!
Ausgangssituation
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Beschaffungsansatz
Lebenszyklusmodelle
 Konzeption, Bau, Finanzierung und Betreuung des Objekts durch einen
verantwortlichen Partner
 zuständig während des gesamten Lebenszyklus
 Lebenszyklusbetrachtung auf Grund hoher Bedeutung der Baunutzungskosten
 Erfolgsvoraussetzung und Effizienztreiber
 Energetische Anforderungen werden Entwicklung in langfristige
Verantwortung verstärken.
 Risikoallokation
 verschiedene individuell veränderbare Realisierungsmode
Lebenszyklusmodelle für die öffentliche Hand und für Private gewinnen an
Bedeutung, da die wirtschaftliche Verantwortung der Treiber für Effizienz ist!
Ausgangssituation
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Das alte Rathaus Dietzenbach
Eigenschaften:
 Baujahr 1972 bis 1975
 BGF ca. 8.000 m²
 6 Geschosse
Problematik des Gebäudes:
 erhebliche technische Mängel
 veraltete Gebäudetechnik  sehr hohe Energieverbräuche
 sicherheitstechnische Mängel  Schließung des Gebäudes
 Kauf einer Ersatzimmobilie
Ausgangssituation
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Bebauungsplan
Ausgangssituation
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Ansicht des Haupteingangs
Ausgangssituation
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Gebäudezustand
Ausgangssituation
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Grundriss EG
Ausgangssituation
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Energetische Anforderungen
Grundsanierung bzw. Modernisierung auf den aktuellen Stand der Technik
 Beseitigung der sicherheitstechnischen Mängel

Reduzierung der sehr hohen Energieverbräuche

Berücksichtigung von zielführenden technischen und baulichen Möglichkeiten
zur optimalen Energienutzung insb. unter Einbeziehung ökologischer Aspekte
Ausgangssituation
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Inhalt
1.
Ausgangssituation
2.
Energetische Zielgrößen
3.
Strategieüberlegungen und Konzeptfindung
4.
Planung und Ausführung
5.
Monitoring und Controlling
6.
Impressionen
7.
Fazit
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Energetische Zielgrößen
übergeordnetes Ziel:
„deutliche Senkung der Energieverbräuche“
damit einhergehende und verpflichtende Zielgrößen:
 maximaler Jahres - Primärenergiebedarf: 100 kWh/(m²a)
 Passivhausstandard
Was bedeutet „Passivhausstandard“ für das Projekt ?
Energetische Zielgrößen
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Das Passivhaus
Das Passivhaus ist ein Gebäudekonzept was energieeffizient, komfortabel,
wirtschaftlich und umweltfreundlich ist.
 durchschnittlich 90 % weniger Energieverbrauch als ein Gebäude im Bestand
 durchschnittlich 75 % weniger Energieverbrauch als ein Neubau
 Fenster und Hülle hochgedämmt
Energetische Zielgrößen
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Das Passivhaus - Qualitäten

behagliches Innenraumklima ohne separate Heizung oder Klimaanlage
 maximaler Heizwärmebedarf < 15 kWh/(m²a)
 Behaglichkeitskriterien müssen ganzjährlich erfüllt sein
 Zulufttemperatur > 17 °, geringe Schallbelastung durch Lüftung
 Primärenergiebedarf aller Haushaltsanwendungen ≤ 120 kWh/(m²a)
Energetische Zielgrößen
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Wärmebrückenfreiheit

Alle Kanten, Ecken, Anschlüsse und Durchdringungen müssen besonders
sorgfältig geplant und ausgeführt werden, um Wärmebrücken zu vermeiden.

Sofern Wärmebrücken nicht vermieden werden können, müssen sie
zumindest minimiert werden.
 erhöht die Dauerhaftigkeit des Gebäudes
 verhindert Schimmel und Durchfeuchten des Gebäudes
Energetische Zielgrößen
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Wärmedämmung

U-Wert opaker Außenbauteile ≤ 0,15 W/(m²K)
 Pro Grad Temperaturunterschied und Quadratmeter Außenfläche gehen
höchstens 0,15 Watt verloren.
 Guter Wärmeschutz ist der entscheidende Schlüssel zur Funktion des
Passivhauses.
 Die verschiedenen Varianten sind jedoch sehr unterschiedlich nachhaltig.
Energetische Zielgrößen
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Passivhaus- Fenster

Die Fenster sollten einen U-Wert von ≤ 0,80 W/(m²K) haben.

Der g-Wert sollte um 50 % liegen (g-Wert = Gesamtenergiedurchlassgrad,
Anteil der für den Raum verfügbaren Solarenergie).

Vorgaben zum Fensterfläche/Nutzflächen Verhältnis müssen eingehalten
werden.

Sonnenschutz muss vorhanden sein.
Energetische Zielgrößen
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Lüftungswärmerückgewinnung

Die Komfortlüftung mit Wärmerückgewinnung erhöht maßgeblich die
Raumluftqualität.

Das Energieeinsparpotenzial ist erheblich.

75 % der Wärme aus der Abluft sollte der Frischluft wieder zugeführt
werden.
Energetische Zielgrößen
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Luftdichtigkeit des Gebäudes

Luftdichtheit des Gebäudes muss gegeben sein.

Die Leckage durch unkontrollierte Fugen muss beim Test mit Unter-/
Überdruck von 50 Pascal kleiner als 0,6 Hausvolumen pro Stunde sein.
 Blower-Door-Test
Energetische Zielgrößen
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Das Passivhaus
Quelle: Passivhaus Institut (PHI)
Energetische Zielgrößen
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Inhalt
1.
Ausgangssituation
2.
Energetische Zielgrößen
3.
Strategieüberlegungen und Konzeptfindung
4.
Planung und Ausführung
5.
Monitoring und Controlling
6.
Impressionen
7.
Fazit
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Basis der Konzeptfindung
•
energetische Zielgrößen des Auftraggebers
•
Bewertungsmatrix des Auftraggebers
•
Simulationsergebnisse
Strategie- und Konzeptfindung
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Bewertungsmatrix
Strategie- und Konzeptfindung
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Energieversorgung
 Verpflichtung zur Nutzung von Fernwärme

Photovoltaik und Solarthermie nicht zielführend

Geothermie nicht zielführend

Bioenergie nicht zielführend

BHKW nicht zielführend
hohe Disparität zwischen den Vorgaben in der LB Bau sowie der LB Betrieb!
 Nachhaltigkeit wird gewünscht, aber nicht begünstigt bei der Vergabe.
Strategie- und Konzeptfindung
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Gebäudesimulation
 Das geplante Gebäude wurde im Hinblick auf die thermische Behaglichkeit
nach VDI 2067 simuliert.
 Die Simulation erfolgte mit Software der Firma ennovatis GmbH.
 Dazu wurde ein Gebäudemodell erstellt.
Strategie- und Konzeptfindung
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Gebäudesimulation
Gebäudemodell bildet auch die Grundlage für:

die allgemeine energetische Bewertung des Gebäudes

die Ermittlung der Endenergiewerte

die Überprüfung der Erfüllung der Anforderungen gem. LB Bau an die
thermische Behaglichkeit
Strategie- und Konzeptfindung
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Energiebilanz Heizung
Strategie- und Konzeptfindung
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Energiebilanz Heizung
Strategie- und Konzeptfindung
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Energiebilanz Kühlung
Strategie- und Konzeptfindung
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Ermittelte Energieverbräuche
 Zielvorgaben des Auftraggebers erfüllt!
Strategie- und Konzeptfindung
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Inhalt
1.
Ausgangssituation
2.
Energetische Zielgrößen
3.
Strategieüberlegungen und Konzeptfindung
4.
Planung und Ausführung
5.
Monitoring und Controlling
6.
Impressionen
7.
Fazit
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Das neue Rathaus Dietzenbach

Kennzahlen:
 BGF 9.941 m²
 7 Geschosse
 Investition: 16,3 Mio. €
 Bewirtschaftung: 10,7 Mio. €
Planung und Ausführung
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Lageplan
Planung und Ausführung
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Gebäudeausrichtung
Die energetischen Vor- und Nachteile sind aus der vorgegebenen Ausrichtung
des Gebäudes vorgezeichnet.
 Südostausrichtung des Haupteingangs
 Minimierung der solaren Lasten im Sommer durch bauliche Verschattungen
der unteren Geschosse sowie eine intensitätsgesteuerte Außenverschattung
 solare Gewinne in der Heizperiode
Planung und Ausführung
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Gebäudeausrichtung

Der zweite vollwertige Eingang ist zur Westseite ausgerichtet.

Die massive Auskragung des SVV-Saals wirkt sich positiv auf den
sommerlichen Wärmeschutz im EG aus.

Im Winter senken die solaren Gewinne den notwendigen Heizbedarf.

Die Nordseite des Gebäudes enthält keine großen Öffnungen.
 Die Verluste in der Heizperiode werden so weit wie möglich begrenzt.
Planung und Ausführung
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Ansichten
Planung und Ausführung
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Thermische Hülle
 Die Dämmebene liegt im EG sowie im 1. UG im Bereich der Büro- und
Hausmeisternutzung im Fußbodenaufbau.
 Mit der neuen bzw. sanierten Dachfläche, die sich auf mehreren Ebenen
erstreckt, wird ein U-Wert von 0,17 W/(m²K) erreicht.
Planung und Ausführung
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Fassadenkonstruktion
Außenwände
 Fassade im Bereich der Treppenhäuser und des Kellergeschosses:
 Betonkerne und Wandelemente werden mit 20 cm Dämmung verkleidet und
erhalten eine vorgehängte Klinkerverkleidung.
 Fassade im Bereich der Brüstungen und Deckenschürzen:
 Deckenschürzen aus Beton bleiben erhalten.
 Betonbrüstungen werden auf 80 cm eingekürzt.
 Erhält eine 20 cm Dämmung und eine vorgehängte Metallverkleidung.
 sehr guter U-Wert mit 0,185 W/(m²K)
Planung und Ausführung
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Fassadenkonstruktion
Fenster
 3fach-Wärmeschutzverglasung (Ug=0,60W/(m²K)) und Holz-Alu-Konstruktion
 Beurteilungswert der Konstruktion von Uw;BW=0,70 W/(m²K)
 entspricht einem Passivhausfenster
 durch großzügig gestaltete Fensterflächen (h=230cm) sehr gute
Tageslichtversorgung und hohe solare Gewinne in der Heizperiode
 starke Reduzierung des Heizbedarfs
 Verminderung der solaren Lasten in der Kühlperiode durch Licht lenkenden
außen liegenden Sonnenschutz
 zusätzliche Installation eines innen liegenden Blendschutzes für den Winter
Planung und Ausführung
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Schnitte
Planung und Ausführung
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Schnitte
Planung und Ausführung
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Heizung
 Weiternutzung des vorhandenen Fernwärmeanschlusses
 zwei Arten der Ausstattung:
 Ausstattung mit Heizkörpern in Büros, Lager, Archive, WC’s, Flure
 Heizung über Lüftungsanlage im Foyer
 Heizung über Thermostatventil regulierbar
 Heizung an Fensterkontakte gekoppelt
 Anlage mit Nachtabsenkung und Einteilung in Heizkreise
 Optimierung des Verbrauches
Planung und Ausführung
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Lüftung

Lüftungsanlage zur Deckung des erforderlichen Mindestluftwechsels
 Installation verschiedener Anlagenkreise
 Berücksichtigung des Bedarf und der Nutzungszeiten der unterschiedlichen
Bereiche
 Konditionierung der Büros
 raumweise über einen Präsenzschalter und über eine zentrale Abschaltung
 ganzjährliche Nutzung des Tiefkellers zur Belüftung des Gebäudes

Anbindung der gesamten Lüftungsanlage an eine hocheffiziente
Wärmerückgewinnungsanlage
 Minimierung der Lüftungsverluste in der Heizperiode
Planung und Ausführung
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Kühlung
 adiabate Kühlung im Sommer zur Vorbehandlung der Zuluft
 Einsatz von Kühlbaffeln in den Büros als passive Systeme
 Kälteerzeugung über eine Kältemaschine
 Untergliederung in verschiedene Anlagenteile zur Berücksichtigung der
jeweiligen Nutzungsbereiche
 Kühlung über RLT-Anlage in Bereichen wie Foyer, SVV-Saal, Verkehrsflächen
Planung und Ausführung
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Beleuchtung
 Beleuchtung der Büros über eine Serienschaltung
 automatisierte und präsenzgesteuerte Beleuchtung der Toiletten und
Verkehrsflächen  energetische Minimierung des Stromverbrauchs
 Ausstattung der Räume wie Archive und Lager mit Ein- und Ausschaltern,
außerhalb der Nutzungszeit Beleuchtung über eine definierte Zeitsteuerung
 In den Büroflächen: deutliche Unterschreitung des Vorgabewerts aus der
Leistungsbeschreibung Bau von 12W/m²
Planung und Ausführung
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Grundriss TG
Planung und Ausführung
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Grundriss UG
Planung und Ausführung
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Grundriss EG
Planung und Ausführung
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Grundriss 1. OG
Planung und Ausführung
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Perspektive Haupteingang
Planung und Ausführung
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Perspektive Nebeneingang
Planung und Ausführung
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Innenraumperspektiven
Planung und Ausführung
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Innenraumperspektiven
Planung und Ausführung
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Innenraumperspektiven
Planung und Ausführung
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Baustellenfotos
Planung und Ausführung
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Baustellenfotos
Planung und Ausführung
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Inhalt
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Ausgangssituation
2.
Energetische Zielgrößen
3.
Strategieüberlegungen und Konzeptfindung
4.
Planung und Ausführung
5.
Monitoring und Controlling
6.
Impressionen
7.
Fazit
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Energiemanagement

Das Energiemanagement erfolgt über eine autarke Hardware im Gebäude.
 Softwaretool der ennovatis GmbH

Das entscheidende Modul des Systems ist der dezentrale ennovatis
Serverrechner.
 Erfassung von Zählerdaten, Wetterdaten und Temperaturen
 automatische Auswertungen
 automatische Alarmierung bei Grenzwertüberschreitung
Monitoring und Controlling
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Controlling mit ennovatis
Monitoring und Controlling
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Qualitätssicherung

Schwachstellenanalyse durch die Inspektionen und Wartungen als Teil des
Energiemanagement

Überprüfungen der Anlageneinstellungen

Kontrolle der hinterlegten Nutzungszeiten

Sichtkontrolle der Anlagen

Identifikation von Optimierungspotenziale

monatliche Überprüfungen durch den zuständigen Hausmeister und
zusätzlich durch den zuständigen Objektmanager
Monitoring und Controlling
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Energieschulungen

Das Konzept sieht eine erstmalige Schulung aller Nutzer bei Inbetriebnahme
des Gebäudes vor.

Ziel der Schulung ist es, den Nutzer allgemein in die Thematik
Energieeffizienz einzuführen.

Die eingesetzte Technik wird vorgestellt.

Nutzer werden in ein Musterbüro eingeführt.

Gängige Vorurteile werden aufgegriffen und geklärt.
Monitoring und Controlling
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Energieschulungen
Ziele der Schulung:

Nutzer  Energiesparer

selbstständiges Erkennen von Schwachstellen und deren Meldung

Vermeidung von negativen Folgen

Diskussion von Verbesserungsvorschlägen der Nutzer
Monitoring und Controlling
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Steuerung der Anlagen

Die Steuerung der Anlagen erfolgt über ein System der Saia-Burgess Controls
AG.

Das genutzte System heißt PCD3.

Es handelt sich um ein freiprogrammierbares, industrielles Steuer- und
Regelgerät.

Das Nutzerinterface ist browserbasiert und über das Internet zugänglich.
Monitoring und Controlling
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Steuerung der Anlagen
Monitoring und Controlling
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Steuerung der Anlagen
Monitoring und Controlling
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Inhalt
1.
Ausgangssituation
2.
Energetische Zielgrößen
3.
Strategieüberlegungen und Konzeptfindung
4.
Planung und Ausführung
5.
Monitoring und Controlling
6.
Impressionen
7.
Fazit
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Ansicht Haupteingang
Impressionen
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Ansicht Nebeneingang
Impressionen
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Innenraum
Impressionen
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Innenraum
Impressionen
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Fazit
 Die energetische Sanierung von Gebäuden unterliegt einer Vielzahl von
Einflussgrößen.
 Professionelles Facility Management ist unabdingbare Voraussetzung für
Effektivität.
 Lebenszyklusoptimierte und integrale Planung schafft nachhaltige Sicherheit
 Anreizoptimierte Beschaffungsformen schaffen nachhaltige Kostensicherheit
=> Öffentlich Private Partnerschaften für die öffentliche Hand !!
=> Lebenszyklusmodelle für private Kunden!!
 Energievermeidung ist die höchste Form der Energieeffizienz!
=> Komfortniveau hat hohe Effektivität auf Energieverbrauch!
 Bei einer guten Planung und Beratung sollte man nicht sparen!!
Fazit
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Schluss
Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!!
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