Dipl.-Ing. Jens Rieksmeier - AKG - Architekten für Krankenhausbau

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Transcript Dipl.-Ing. Jens Rieksmeier - AKG - Architekten für Krankenhausbau

20.02.2014 www.a-sh.de
„Planung von nachhaltigen Gesundheitsbauten“
– ein steiniger Weg
1Dipl.-Ing.
Jens Rieksmeier
12. AKG Fachtagung in Bremerhaven, 2014
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Status Quo Energiebedarf von Gesundheitsbauten
Gesundheitsgebäude zählen zu die Gebäude mit
den höchsten spezifischen Energieverbräuchen
• je Bett übersteigt der Energiebedarf den eines
Einfamilienhauses (Heizwärme: ca. 25.000
kWh/a Bett + Strom ca. 8.000 kWh/a Bett)
• in vielen Krankenhäusern übersteigen die
Energiekosten schon jetzt 1Mio €/a
• Anteil der Energiekosten an den Gesamtkosten
ca.2-3% mit steigender Tendenz
Quote der energetisch optimierten
Neubauten im Gesundheitswesen
max. 20%
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Ausgewertete Energieverbräuche Krankenhäuser
(Quelle: Energieagentur NRW, 2007)
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„Planung von nachhaltigen Gesundheitsbauten“
– ein steiniger Weg
Brandschutz
Hygiene
Normen
Kompetenz
Zeit
Motivation
Investition
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Motivation des Bauherrn
- am Anfang steht das Wissen
• wie hoch ist das Optimierungspotential
• welche Energieeinsparungen sind bei gleichen Gesamtkosten
möglich
• oder um welchen Prozentsatz können die Energiekosten bei
welchem Kapitaleinsatz gesenkt werden
• welche Maßnahmen können wirtschaftlich umgesetzt werden –
oder wie kann die Wirtschaftlichkeit des Gebäudes verbessert
werden
Definition der Ziele
• welches Optimierungsziel ist vorrangig (Wirtschaftlichkeit,
Energiebedarf, Investitionskosten, Nachhaltigkeit)
• welcher Zeithorizont steht zur Verfügung und wie umfassend soll
optimiert werden
• Zertifizierung (DGNB, BNB, Passivhaus)
Empfehlung – Vorstudie zur Auslotung der Potentiale und
Festlegung der Ziele
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Potentiale Das Einsparpotential ist vom Projekt abhängig und muss
für jedes Gebäude neu bewertet werden
kumulierte Gesamtkosten
Fernwärme,
EON Avacon
Bettenstationen
• Passivhausstandard ist in der
Regel wirtschaftlich realisierbar
BHKW Erdgas,
30kW elektrisch/65 kWthermisch
BHKW Erdgas,
70kW elektrisch/109 kWthermisch
4,000,000
Vollversorgungsklinik mit
Intensivstationen und OP
• Unterschreitung der
Anforderungen der EnEV um 30%
realistisch
Nachhaltigkeitszertifikate
• DGNB – Silber mit moderaten
Zusatzinvestitionen
5
5,056,196
Gasbrennwert,
optimiertes Gebäudekonzept
5,000,000
BHKW Erdgas,
90kW elektrisch/142 kWthermisch
Brennwerttherme +
BHKW Erdgas,
30kW elektrisch/65 kWthermisch
Brennwerttherme +
BHKW Erdgas,
70kW elektrisch/109 kWthermisch
Holzpelletkessel
3,000,000
2,000,000
3,313,349
1,000,000
0
0
5
10
15
20
Vollkostenberechnung Versorgungsvarianten - berechnetes
Einsparpotential eines realisierten Objektes (Quelle: SH-a)
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Das Planungsteam –
noch mehr Planungsbeteiligte
Auswirkung auf den Planungsprozess:
Fördergeber &
Prüfbehörden
• frühzeitige Einbindung zusätzliche
Fachdisziplinen für
Wirtschaftlichkeitsberechnungen und
Gebäudesimulationen, Baubiologie
• zusätzlicher Zeitbedarf durch
wechselseitige Abstimmung und
Optimierungsprozesse
Behörden
Technische
Gebäudeausrüstung
Gebäudesimulation
Architekt
Baubiologie
Sonstige
Fachplaner
Statik
Bauphysik
• zusätzliche Planungskosten
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Bauherr
Wirtschaftlichkeitsberechnungen
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Komplexität – die Suche nach
dem geeigneten Spezialisten
Hohe Komplexität von Gesundheitsbauten
erfordert fachübergreifendes „know-how“ zu
• technischer Gebäudeausrüstung (TGAPlaner)
• Energieströmen (TGA-Planer, Bauphysiker)
• Gebäudehülle und Bauphysik (Bauphysiker,
Architekt)
• Krankenhaustechnik und Abläufen
(Medizinplaner, BO-Planung, Architekt)
• Wirtschaftlichkeitsberechnungen und
Lebenszykluskosten
„Energiefachplaner“ mit fachlicher
Unterstützung des gesamten
Planungsteams
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Motivation - Fachplaner
Innovation:
• Marktvorteil gegenüber Wettbewerber
Zeit:
• hohe Auslastung der Planungsbüros
• Optimieren ist zeitaufwendig
Risiko:
• unbekannt nicht standardisierte Planungsvorgänge und Produkte
• Wiedersprüche zu technischen Regelwerken (Normen, VDI usw.)
• drohende rechtliche Konsequenzen und Schadenersatzforderungen
Honorar:
• Optimierung durch Reduzierung der Investitionskosten -> Reduzierung des Honorars?
• Grundleistung nach HOAI, LP 2: „… Untersuchen von
alternativen Lösungsmöglichkeiten einschließlich Wirtschaftlichkeitsvorbetrachtung…“
• besondere Leistungen nach HOAI:
Detaillierter Wirtschaftlichkeitsnachweis, Berechnung von Lebenszykluskosten
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Der geeignete Zeitpunkt –
Einbindung in den Planungsprozess
Umsetzbarkeit, Aufwand und
Wirtschaftlichkeit der Umsetzung
von Maßnahmen zur Verbesserung
der Nachhaltigkeit sind maßgeblich
vom Zeitpunkt der Berücksichtigung
innerhalb der Planungsprozesses
abhängig
• frühe Definition der
Nachhaltigkeitsziele
• frühe Einbindung der
entsprechenden Experten
• enge Zusammenarbeit mit
Fachplanern ab Planungsbeginn
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Beeinflussbarkeit von Nachhaltigkeitsaspekten im
Planungsablauf (Quelle: DGNB)
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Investitionskosten –
wer soll das bezahlen
Fördergeber:
• Problem: Trennung Investitionskosten – Betriebskosten
• in der Regel werden Zusatzinvestitionen zur energetischen
Optimierung nicht durch den Fördergeber getragen
Alternative Mittelbeschaffung
• Förderdatenbanken für Energieeffizenz (KFW, Bafa usw.)
Fremdfinanzierung
• Contracting
• PPP
Eigenmittel
• bei gegebener Wirtschaftlichkeit einer Maßnahme, ist die
Finanzierung durch Eigenmittel oder Kredite gegenüber
Contracting vorzuziehen
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Zeit – Verzögerung des
Planungs- und Bauablaufs
Zusätzlicher Zeitaufwand für:
•
•
•
•
Vorstudien
Wirtschaftlichkeitsberechnungen
Iterative Optimierungszyklen
eventuell verlängerte Bauzeit
Wiederspruch zum oft hohen
Zeitdruck im Projekt
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Viele Faktoren – ein Ziel
Energieeffiziente, wirtschaftliche
hochwertige Gebäude
Oft kann ein einzelner Störfaktor den
kompletten optimierungsansatz zerstören
Lösungsansätze und
Optimierungsvorschläge
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Lösungsansätze – Vorschlag Optimierungsablauf
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Analyse – die Wirtschaftlichkeitspyramide
(exemplarische Zusammenstellung)
Klimaanlage
Kurzlebige
Komponenten
Optimierung
der
(Technik)
Kostenintensiv
Haustechnik &
„hightech“ Komponenten
wirtschaftlich
Optimierung der
Gebäudehülle,
Werkplanung
thermische
Solaranlage
Wintergarten,
Glasvorbauten,
"dopplete Hülle"
Holzpelletkessel
Wärmepumpe
HIGH-Tech Komponenten:
z.B. Vakuumdämmung
Fotovoltaik
Absorptionskältemaschinen
Blockheizkraftwerke
wärmegedämmte Fensterrahmen
3-Scheiben Verglasung
Lüftung mit hocheffizienter
Wärmerückgewinnung
hochwertige Dämmung der Gebäudehülle
luftdichte Gebäudehülle
gering investiv
Wärmebrückenfreie Konstruktion
Optimierung der Fensterflächenanteile
Optimierung
durch
„know how“ des
Langlebige
Architekten,Bauteile
(Konstruktion)
kostenreduzierend
Entwurfsplanung
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Ingenieurmäßige Gebäudeoptimierung
Südausrichtung
Reduzierung von Verkehrsflächen
Verschattungsfreiheit
Kompaktheit des Gebäudes
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Optimierung im Entwurf
Kompaktheit der Gebäudehülle:
• Optimierung des A/V-Verhältnisses
• vermeiden von Vor-und Rücksprüngen in der
Gebäudehülle
• reduziert Investitionskosten und Energiekosten
=> hochwirtschaftlich
kompakte Gebäudehülle, Bettenhaus West
Tübingen (Quelle: SH-A)
Reduzierung der Verkehrsflächen:
• geringerer Anteil an Nebennutzflächen
• Optimierung der Betriebsabläufe durch kürzere
Wege
• reduziert Investitionskosten und Energiekosten
=> hochwirtschaftlich
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optimierter Grundriss
(Quelle: SH-a)
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Optimierung der Gebäudehülle
Dämmstoffstärken:
• optimale Dämmstoffstärke hängt von vielen
Faktoren ab
• in der Regel sind über die Mindestanforderung
hinausgehende Dämmstoffdicken fast immer
wirtschaftlich
• Ausnahmen bei sehr hochwertigen Dämmstoffen
oder sehr niedrigen Energiebezugskosten
Wirtschaftlich optimale Dämmstärke in Abhängigkeit
vom Wärmeerzeuger
Gesamtkosten [€/a]
wirtschaftlich
optimaler Bereich
Dämmstoffdicke [cm]
Optimierung der Dämmstoffstärke
(exemplarisch)
Fensterflächenanteile optimieren:
• Fensterflächen sind inkl. der erforderlichen
Verschattungseinrichtungen ca. 3-4 mal teurer als
Wandflächen
• zu große Fensterflächen haben hohen
Kühlenergiebedarf oder unbehagliche
Innenraumtemperaturen zur Folge
• Fensterflächenanteile über 35% sind nach neuer DIN
4108, Teil 2 kaum noch wirtschaftlich realisierbar
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Psychiatrie Neuss
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Optionen - Lüftung & Kühlung
Bedarfsgerechte Luftmengen !
Luftmengen nicht höher auslegen als notwendig
• reduzierte Investitionskosten für Lüftungsanlagen
und Gebäude (Geschosshöhen)
• Verringert Lüftungswärmebedarf und
Strombedarf für Lüftung
=> hochwirtschaftlich
Wärmerückgewinnung mit Kreislaufverbundsystem (Quelle: SEW)
Optimierte Lüftungsgeräte &
Kälteerzeugung
• Hocheffiziente Kreislaufverbundsysteme
• Multifunktionale Wärme- und
Kälterückgewinnung
• Adiabate Kühlung
• Gegebenenfalls Verzicht auf Kälteanlage möglich
• Absorptionskältemaschine
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Adiabte Kühlung (Quelle: Menerga)
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Optionen der Wärmeerzeugung
Alternative Energieerzeuger Blockheizkraftwerke
• Idealer Wärmeerzeuger für Krankenhäuser
• durch hohen Warmwasserbedarf gleichmäßige
Grundlast
• hoher Eigennutzungsanteil des erzeugten Strom
durch hohen Strombedarf
=> bei sinnvoller Auslegung hohe
Wirtschaftlichkeit
Blockheizkraftwerk
(Quelle: Jenbacher GmbH)
Systemtemperaturen der Wärmeverteilung
Reduzieren der Systemtemperaturen verringert
Wärmeverluste und erhöht Anlagenwirkungsgrade
• Niedertemperaturheizungen
• geringe Vorlauftemperaturen
• Decken- oder Wandstrahlungsflächen
• Betonkernaktivierung
• erhöht gleichzeitig thermischen Komfort
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Flächenheizung
(Quelle: STRABAG Real Estate GmbH)
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Langfristig denken – die Verantwortung von Bauherren,
Planern und Fördergebern
Lebenszyklus Auto
• Lebensdauer: im Mittel 10 Jahre
• energetische Optimierungpotential je
Zyklus ca. 10%
Auswirkung von
"Erneuerungszyklen" auf den
Energieverbrauch
Verbrauch Auto
[Liter/km]
"Erneuerungszyklen"
Auto 10-15 Jahre
Jahr
2010
19
2020
2030
2040
2050
2060
2070
2080
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Langfristig denken – die Verantwortung von Bauherren,
Planern und Fördergebern
Lebenszyklus Gebäude
• Lebensdauer: im Mittel ca. 50 Jahre
• Wirtschaftlich realisierbares
energetisches Optimierungspotential
mind. 30%
• Im Bettenhaus bis zu 80%
Energiekennwert
Gebäude
[Liter Heizöl/m²a]
Verbrauch Auto
[Liter/km]
Auswirkung von
"Erneuerungszyklen" auf den
Energieverbrauch
"Erneuerungszyklen"
Gebäude 50-100 Jahre
EnEV 2009
"Erneuerungszyklen"
Auto 10-15 Jahre
Passivhausstandard ?
Jahr
2010
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2020
2030
2040
2050
2060
2070
2080
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Projekte - Energie und
Nachhaltigkeit
Auswahl
• LVR-Klinik Bonn, Neubau Passivhaus
• LVR-Klinik Langenfeld, Neubau Passivhaus
• Glantalklinik Meisenheim, Neubau DGNB
Vorzertifikat Silber
• Diakonissenkrankenhaus Speyer, Neubau
DGNB Vorzertifikat Bronze
• Kreiskrankenhaus Aichach, Neubau Green
Hospital
• St. Marienwörth Bad Kreuznach, Erweiterung
und Umstrukturierung, Niedrigenergie/ KFW
• Siloah Hannover, ENEV -44%
• Lebenshilfe Bad Dürkheim Wohnheim für
Behinderte, Neubau Passivhaus
• Gymnasium mit Sporthalle Stahnsdorf, Neubau
Passivhaus
• Berufliche Schulen Biedenkopf,
Passivhausstandard
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Neubau
Glantal-Klinik Meisenheim
Planungs- und Bauzeit
2010 - 2014
Kenndaten
BRI 64.700 m³
Kosten
42 Mio. Euro
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Glantal-Klinik Meisenheim
Grundriss Ebene -1
Physikalische Therapie
Innenhof
Magistrale
Küche
Innenhof
Kapelle
KV
Labor
Krankengymnastik
Technik
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Glantal-Klinik Meisenheim
Grundriss Ebene 0
Röntgen / CT / MRT
IMC
Innenhof
Magistrale
Neurologie
Innenhof
Pforte
Ambulanz /
Innere
Innenhof
Ambulanz /
Chirurgie
Notfallaufnahme /
OP
Cafeteria
Liegendkrankenvorfahrt
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Glantal-Klinik Meisenheim
Grundriss Ebene +1 / Pflegegeschoss
Station 2
Innenhof
Magistrale
Station 1
Innenhof
Innenhof
Station 3
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Glantal-Klinik Meisenheim
Grundriss Ebene +2 / Reha
Reha Station
Innenhof
Magistrale
Verwaltung
Innenhof
Innenhof
Technik
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DGNB im Projekt Glantal-Klinik Meisenheim
Optimierung der Gebäudehülle
•
•
•
•
3-fach Verglasung
Erhöhung der Dämmstärke der Außenwände um 4cm
Verbesserte Wärmeleitfähigkeit der Dachdämmung
Reduzierung der Wärmebrückeneffekte
Blower-Door Messung
• Nachweis der Luftdichtheit eines Gebäudes mit dem
Differenzdruckmessverfahren nach EN 13829
• Messung des Gesamtgebäudes mit
hohem Aufwand verbunden
Wärmebrückenoptimierung
im Planungsprozess
-> Messung eines Referenzbereichs
Blower-Door Messgerät
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DGNB im Projekt Glantal-Klinik Meisenheim
Varianten Energieerzeuger
• Konventionell d.h. Niedertemperatur oder
Gasbrennwertkessel (Spitzenlast und Redundanz)
• Zusätzlicher Holzpelletkessel (Grundlast)
• Zusätzliches Blockheizkraftwerk (Stromerzeugung)
• Ergänzende Wärmepumpe mit Geothermie
Holzpelletkessel
(Quelle: KOB)
Optionen Lüftung & Kühlung
Blockheizkraftwerk
• Komplette Lüftung des Gebäudes mit
Wärmerückgewinnung
• Betonkernaktivierung
• Adiabate Kühlung
• Kühlung über Ersonden/Geothermie
Wärmerückgewinnung mit
Kreislaufverbundsystem (Quelle: SEW)
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DGNB im Projekt Glantal-Klinik Meisenheim
Zur Ausführung freigegebene
Maßnahmen
Ökologische Qualität:
• Blockheizkraftwerk
• 3-fach Verglasung
• Erhöhte Dämmstärke der
Außenwände
• Verbesserte Dachdämmung
• Reduzierung der Wärmebrücken
• Luftdichtigkeitsmessung
• Adiabate Kühlung
Ökologische
Qualität
Ökonomische
Qualität
Ökonomische Qualität (Lebenszykluskosten)
• Blockheizkraftwerk
• Adiabate Kühlung
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5.2
Der Weg zur DGNB - Zertifizierung
DGNB im Projekt Glantal-Klinik Meisenheim
Zur Ausführung freigegebene Maßnahmen
Soziokulturelle und funktionale Qualität
• Adiabate Kühlung
• Ausgleichsmaßnahmen Parkplätze
(Flächeninanspruchnahme)
• Thermische Gebäudesimulation für
Winter & Sommerfall
• 3-fach Verglasung
• Luftdichtigkeitsmessung
• Messung der Schadstoffe in der Raumluft
• Berechnung der Nachhallzeit
• Tageslichtberechnung
• Extensive Dachbegrünung
• Verbesserte Beleuchtung im Außenraum
• Zusätzliche und überdachte
Fahrradstellplätze
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Ökologische
Qualität
Ökonomische
Qualität
Soziokulturelle und funktionale
Qualität
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5.2
Der Weg zur DGNB - Zertifizierung
DGNB im Projekt Glantal-Klinik Meisenheim
Zur Ausführung freigegebene Maßnahmen
Prozessqualität
Technische Qualität:
• Nachweis und Berechnung zum Schallschutz
• 3-fach Verglasung
• Erhöhte Dämmstärke der Außenwände
technische Qualität
• Verbesserte Dachdämmung
• Reduzierung der Wärmebrücken
• Luftdichtigkeitsmessung
Ökologische
Qualität
Ökonomische
Qualität
Soziokulturelle und funktionale
Qualität
Prozessqualität
• Erstellung eines Entsorgungskonzeptes
• Schallschutzmessungen
• Führung eines Ausführungshandbuchs je Gewerk
• Erstellung einer Bestandsplanung
• Erstellung und Variantenberechnung von Ökobilanzen
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Glantal-Klinik Meisenheim
Visualisierung
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Glantal-Klinik Meisenheim
Visualisierung
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Glantal-Klinik Meisenheim
Visualisierung Patientenzimmer
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Glantal-Klinik Meisenheim
Visualisierung Eingangshalle
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LVR-Klinik Langenfeld - Passivhausstandard
Visualisierung Neubau Stationsgebäude Haus 60
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LVR-Klinik Langenfeld
Lageplan
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LVR-Klinik Langenfeld
Grundriss Untergeschoss
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LVR-Klinik Langenfeld
Grundriss Erdgeschoss
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LVR-Klinik Langenfeld
Grundriss 1. + 2. Obergeschoss
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LVR-Klinik Langenfeld
Visualisierung Innenraumperspektive Wohnbereich
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LVR-Klinik Langenfeld
Visualisierung Fassade
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Krankenhausneubau Siloah und Oststadt- Heidehaus
Hannover
Planungs- und Bauzeit
2007 – 2014
Kenndaten
BRI
258 000 m³
Kosten
182 Mio. Euro
Neubau mit 535 Betten
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Krankenhausneubau Siloah und Oststadt-Heidehaus
Hannover
Lageplan
Energetische Konzeption:
DGNB-Vorbewertung: „Silber“
ENEV – 44%
Nutzung Fernwärme
Nutzung Geothermie
Bauteilaktivierung in Pat.zimmern
Kühldecken in ITS/ IMC/ Weaning
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Krankenhausneubau Siloah und Oststadt-Heidehaus
Hannover
E00
45
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Krankenhausneubau Siloah und Oststadt-Heidehaus
Hannover
E01
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Krankenhausneubau Siloah und Oststadt-Heidehaus
Hannover
Visualisierung Fassade
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Krankenhausneubau Siloah und Oststadt-Heidehaus
Hannover
Visualisierung Eingangshalle
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Krankenhausneubau Siloah und Oststadt-Heidehaus
Hannover
Visualisierung Cafeteria
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Krankenhausneubau Siloah und Oststadt-Heidehaus
Hannover
Visualisierung Fassade
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Krankenhausneubau Siloah und Oststadt-Heidehaus
Hannover
Visualisierung Fassade
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Krankenhausneubau Siloah und Oststadt-Heidehaus
Hannover
Aktuelle Ansichten
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Vielen Dank
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