Gebäude der Exzellenz: 425 Grand Concourse

Das 425 Grand Concourse von Trinity Financial ist ein bezahlbares Wohnprojekt mit gemischter Nutzung und gemischtem Einkommen mit 277 Wohneinheiten in der Bronx. Durch Massen- und Standortgestaltung fügt sich das Projekt in das bestehende städtische Gefüge ein und integriert gleichzeitig gemeinschaftsorientierte Räume für Bildung, Gesundheit, Kultur und Einzelhandel. Das Projektteam nutzte einen integrierten Designansatz und holte Berater, Ingenieure und Auftragnehmer schon früh in den Designprozess ein.

Das nach dem Zertifizierungsstandard des Passive House Institute US Plus (PHIUS+) 2015 konzipierte 425 Grand Concourse ist das bislang größte PHIUS-Projekt unter den zertifizierten und vorzertifizierten Projekten und wird im Vergleich zu einem Code-Minimum voraussichtlich einen erheblich geringeren Energieverbrauch und CO2-Ausstoß aufweisen neues Bauprojekt. Das Projekt umfasst eine leistungsstarke Gebäudehülle, tageslichtdurchflutete Korridore, großflächige Sonnenschutzsysteme und passive Überlebensstrategien wie Notstrom und Wasserverfügbarkeit während längerer Zeiträume ohne Strom. Das Entwicklungsteam hofft, dass dieser Entwurf sowohl als Modell als auch als Inspiration für andere bezahlbare Passivhaus-Hochhausprojekte mit hoher Bebauungsdichte dienen kann.

Das 425 Grand Concourse-Projekt wird im gesamten Design hocheffiziente Ausrüstung integrieren:

425 Grand Concourse ging aus einer Ausschreibung des New York City Department of Housing Preservation and Development (HPD) aus dem Jahr 2015 hervor, um bezahlbaren Wohnraum in einem Gebäude mit gemischter Nutzung auf einem städtischen Grundstück zu schaffen. Das Projektteam entwarf dieses Projekt mit der Absicht, dass es als Beispiel für die kommerzielle und betriebliche Realisierbarkeit von Passivhaus-Hochhausprojekten für bezahlbaren Wohnraum dienen würde. Durch die Einhaltung des PHIUS+-Zertifizierungsstandards wird dieses Projekt den Energieverbrauch und die CO2-Emissionen erheblich reduzieren.

Während Dattner Architects DCP das Designteam leitet, war der Entwickler, Trinity Financial, Inc., während des gesamten Designprozesses maßgeblich mit dem Projektteam verbunden und hat einen integrierten Designansatz initiiert. Sie wurden zu Beginn des Entwurfsprozesses in die sorgfältige Auswahl des Nachhaltigkeits-, Energie- und Passivhausberaters Steven Winter Associates, Inc. und des Maschinenbauingenieurs Dagher Engineering einbezogen. In der schematischen Entwurfsphase führte das Team eine Machbarkeitsstudie für ein Passivhaus durch, um zu beurteilen, was erforderlich wäre, um eine Passivhaus-Zertifizierung zu erhalten, und welche Passivhaus-Zertifizierungsstelle ausgewählt werden sollte. Diese Auswahl wurde getroffen, nachdem sowohl PHI- als auch PHIUS+-Vertreter zu den zugrunde liegenden Modellparametern der Compliance-Software jeder Organisation befragt wurden, um sicherzustellen, dass das erforderliche Leistungsmodell eng mit den erwarteten Programmbedingungen (in diesem Fall Belegung und intensive Wohnungsnutzung) übereinstimmt.

Monadnock Construction wurde in der Entwurfsentwicklungsphase als Generalunternehmer in das Team geholt, um sicherzustellen, dass das Projekt (1) mit allgemein verfügbaren Gewerken gebaut, (2) das Risiko von Bauverzögerungen verringert und (3) aufrechterhalten werden kann Projektbudget. Monadnock führte frühzeitig eine Kosten-Nutzen-Analyse durch, um die Rentabilität des Backup-Wall-Systems sicherzustellen. Das gesamte Designteam überprüfte die Luftbarrieren-Dokumentensätze, die sowohl für die 50-%- als auch für die 100-%-Bauphase entwickelt wurden. Trinity Financial hat herausgefunden, dass die Einbindung von Teams, die bereit sind, Designanpassungen vorzunehmen, einen flexiblen Projekt- und Designprozess ermöglicht, der letztendlich sowohl zur Erreichung der Designziele als auch zur Kostensenkung führt.

425 Grand Concourse ist ein bezahlbares Wohnprojekt mit gemischter Nutzung und gemischtem Einkommen. Die Bebauung und der Standort sollen das Projekt in das bestehende Stadtgefüge integrieren. Die skulpturale Nord-Süd-Form des Turms minimiert die Verschattung des angrenzenden Garrison Parks. Die Eingänge im Erdgeschoss und die Materialtransparenz aktivieren und binden die Straßenfront ein. Die facettierte und farblich variierende Metallpaneelverkleidung sorgt für eine Artikulation, die die Größe des Gebäudes aufschlüsselt.

Das Gebäude enthält Nichtwohnräume, die sowohl für die Bewohner als auch für die umliegende Gemeinde von Nutzen sein werden, darunter eine Bildungseinrichtung, eine Gesundheitsklinik, eine Kultureinrichtung, Einzelhandelsflächen und eine Komfortstation für den angrenzenden und neu renovierten Garrison Park. Das Projekt ermutigt die Bewohner außerdem zu einem aktiven Lebensstil, indem es 155 überdachte Fahrradabstellplätze und einen Fitnessraum einbaut.

Das Designteam ist bestrebt, ein nachhaltiges und energieeffizientes Gebäude zu schaffen. Das Projekt ist auf dem besten Weg, die vorgeschriebene Anzahl an Anforderungen für die Enterprise Green Communities (EGC) 2015-Zertifizierung zu übertreffen. Das effiziente Energierückgewinnungslüftungssystem (ERV) führt kontinuierlich Frischluft zu und entfernt verbrauchte Luft, während es gleichzeitig Energie zwischen den beiden Strömen austauscht, um die einströmende Frischluft vorzukonditionieren. Die Verbrennungsgase und Trockneröffnungen der Warmwasserkessel (DHW) entfernen verbrauchte Luft direkt nach draußen, um eine verbesserte Raumluftqualität (IAQ) zu gewährleisten. Um Wasser zu sparen, werden Wasserarmaturen mit geringem Durchfluss, eine Kaltwasserleckerkennung an den Steigleitungen des Gebäudes und eine effiziente Bewässerung eingesetzt. Um Abfallmaterialien während des Baus zu verwalten, stellt ein Abfalltransporteur mit Erfahrung in der Sortierung außerhalb des Standorts und der Materialrückgewinnung sicher, dass mindestens 50 % des ungefährlichen Abfalls recycelt werden.

Das Energiemodell erfüllt alle PHIUS+ 2015-Zertifizierungsziele. Das Modell geht davon aus, dass das Gebäude das Luftleckageziel erreicht, dies wird jedoch auch nach Abschluss der Bauarbeiten vor Ort überprüft. Während des Baus erhielten einige Stockwerke aufgrund eines Kommunikationsfehlers Fenster mit Aluminium-Abstandshaltern, wodurch sich der U-Faktor der Fenster um etwa 0,01 erhöhte. Aus Gründen der Marktfähigkeit wurden auch Geschirrspüler hinzugefügt. Diese Änderungen wurden modelliert, um den Energieverbrauch der Quelle um 3,5 % zu erhöhen, obwohl die Warmwassereinsparungen durch die Geschirrspüler im Modell nicht erfasst werden. Insgesamt dient das Gebäude als Modell dafür, wie Passivhausstrategien und effiziente HVAC-Geräte effektiv eingesetzt werden können, um den Energieverbrauch in Hochhäusern zu minimieren. Die Eingaben und Ergebnisse der Energiemodellierung lauten wie folgt:

425 Grand Concourse verfügt über eine hocheffiziente LED-Beleuchtung im gesamten Gebäude, sowohl innen als auch außen. Um das Ziel des Teams zu unterstützen, Gas soweit wie möglich für den Endverbrauch zu entfernen, ist jede Einheit mit einem Wärmepumpentrockner und einem Induktionskochfeld ausgestattet.

Die hocheffiziente Gebäudehülle wurde so konzipiert, dass sie die strengen Leistungsanforderungen der PHIUS+-Zertifizierung erfüllt. Die Montage umfasst:

Die Hülle ist äußerst luftdicht und energieeffizient konzipiert und begrenzt die Geräusch- und Wärmeübertragung. Die meisten flachen Wohngebäude in New York sind hauptsächlich von der Heizungsanlage geprägt. Ihre relativ geringen internen Gewinne und das hohe Verhältnis von Außenfläche zu Volumen bedeuten, dass die internen Gewinne zu gering sind, um den Wärmeverlust durch die Gebäudehülle auszugleichen.

Im Gegensatz dazu reichen die internen Gewinne dieses gemischt genutzten Hochhauses aufgrund seiner dichten Bauweise und leistungsstarken Hülle nicht nur aus, um die geringen Wärmeverluste im Winter auszugleichen, sondern sorgen sogar dafür, dass die Kühlung des Gebäudes den größten Teil davon ausmacht Jahr. Um den solaren Wärmeeintrag zu reduzieren, wurden an der Südfassade großflächige Sonnenschutzanlagen angebracht. Die Details der Hüllenkonstruktion ähneln Standarddetails mit begrenzten und gezielten Unterschieden, sodass die Baugruppe problemlos mit Standardgewerken und -praktiken reproduziert werden kann.

Das vollelektrische Heiz- und Kühlsystem wird ein hocheffizientes Luftwärmepumpensystem (ASHP) mit variablem Kältemittelfluss (VRF) und Wärmerückgewinnung sein. Das System ist aufgrund seiner hohen Effizienz bei so geringen Lasten ideal für dieses Projekt.

Die größte Herausforderung bei der vollständigen Elektrifizierung eines Mehrfamilienhauses dieser Größe ist das Warmwassersystem. Die Konvention besteht darin, zentralisierte gasbefeuerte Kesselanlagen mit Warmwasserrückführung zu verwenden, um die Wasserheizlast des Gebäudes zu decken. Um auf elektrisches Warmwasser umzusteigen und gleichzeitig die hohe Leistung des Gebäudes aufrechtzuerhalten, wären zentrale Warmwasserbereiter mit Wärmepumpe erforderlich, die groß und effizient genug sind, um die Warmwasserbereitungslast des Gebäudes im Sommer und, was noch wichtiger ist, in der Wintersaison zu decken, wenn die Leistung der Wärmepumpe nachlässt. Die Optionen für Warmwasserbereiter mit Wärmepumpe (HPWH) für diesen Gebäudetyp waren auf dem US-amerikanischen Markt begrenzt, als die Auswahl der Geräte abgeschlossen war. Als Ergebnis hat das Projektteam einen gasbefeuerten Brennwertkessel entwickelt, der die Rezirkulationseffizienz maximiert und so den Verbrauch fossiler Brennstoffe reduziert.

Trinity Financial beauftragte Bright Power mit der Entwicklung eines „Dashboards“ für Mieter, das es ihnen ermöglicht, ihre eigenen detaillierten Daten zum Strom- und Kühlenergieverbrauch einzusehen. Es wird als anonymer Vergleich mit durchschnittlichen Einheiten dieses Typs im Gebäude dargestellt. Das Entwicklungsteam plant, der Hälfte seiner Mieter Zugriff auf diese „Dashboards“ zu geben, um zu sehen, ob der Zugriff auf persönliche Verbrauchsdaten das Energieverbrauchsverhalten beeinflusst.

Neue Bewohner erhalten eine Einführung, um die energiesparenden Komponenten zu erklären, mit denen die Einheiten ausgestattet sind. Außerdem erhalten sie vor dem Einzug in ihre Wohnungen einen „Resident's Green Building Guide“, der die nachhaltigen und leistungsstarken Merkmale des gesamten Gebäudes erläutert. Parallel dazu wird ein Gebäudewartungshandbuch für das Managementteam entwickelt, das Anweisungen für die ordnungsgemäße Wartung der Ausrüstung enthält und sicherstellt, dass alle Gebäudesysteme optimal funktionieren.

Die öffentlichen Bereiche und die hinteren Bereiche des Hauses verfügen über eine Beleuchtung auf zwei Ebenen mit Anwesenheitssensoren. Die Außenbeleuchtung verfügt über eine Fotozellensteuerung und alle Korridore verfügen über Tageslichtsensoren, die mit Strategien zur Tageslichtgestaltung gekoppelt sind. Zur Wassereinsparung sind Lecksuchmonitore für Kaltwassersteigleitungen enthalten, die Problembereiche schnell lokalisieren. Darüber hinaus wurde ein umfangreiches Überwachungssystem installiert, um die Innentemperatur, Thermostateinstellungen und -messwerte und die relative Luftfeuchtigkeit in allen Wohnungen und Gemeinschaftsräumen sowie den Energieverbrauch aller einzelnen Gebäudegeräte wie Pumpen und Ventilatoren, Kompressoren und Verdampfer zu überwachen .

Bei der Passivhausbauweise ist der einzige Austrittsweg für Feuchtigkeit die Lüftungsluftströme. ERVs gewinnen bis zu 70–80 % der Feuchtigkeit im Luftstrom zurück, so dass im Winter während der Spitzenzeiten der Feuchtigkeitserzeugung – morgens und abends während der Hauptverkehrszeiten – die Gefahr einer hohen relativen Luftfeuchtigkeit besteht. Um eine hohe Luftfeuchtigkeit im Winter zu vermeiden, verwenden die ERVs ein speziell entwickeltes Steuerungsschema. Wenn die relative Luftfeuchtigkeit im austretenden Abluftstrom einen Schwellenwert überschreitet, der eine Kondensation an der Innenfläche der Fassade (z. B. der Fensterbank) ermöglichen würde, umgeht die Abluft vorübergehend den Energierückgewinnungskern, um die Übertragung der relativen Luftfeuchtigkeit auf die einströmende Luft zu verhindern Strom. Es wird erwartet, dass diese Situation nur in wenigen außergewöhnlich kalten Winternächten pro Jahr auftritt. Der erwartete Energierückgewinnungsverlust dieser Ereignisse (und damit ein gewisser Verlust an Energieeffizienz) durch das Bypass-Szenario ist minimal. ERVs sind außerdem mit einem Freikühlungs-„Sommerbypass“-Modus ausgestattet, der aktiviert wird, wenn die Außenlufttemperaturen günstig sind.

Zwischenfeldtests wichtiger Komponenten der Gebäudehülle – wie Fenster und Dachanschlüsse – werden durchgeführt. Die mechanischen Systeme des Gebäudes werden in Betrieb genommen, um sicherzustellen, dass (1) an allen CAR-Klappen (Constant Airflow Regulator) und ERV-Einheiten die richtigen Lüftungsdurchflussraten erreicht werden, (2) dass die Steuerungssysteme des VRF-Systems eingerichtet sind und ordnungsgemäß funktionieren und (3 ), dass die Wassersysteme ausgeglichen sind und effizient funktionieren. Die Qualitätskontrolle während des Baus wird vom Generalunternehmer durch Inspektionen durchgesetzt, und zwischenzeitliche Luftdichtheitsprüfungen kritischer Fassadengeometrien werden von Steven Winter Associates durchgeführt.

425 Grand Concourse liegt in einem Zählbezirk mit extrem niedrigem Einkommen, weshalb bezahlbarer Wohnraum für die Gegend von entscheidender Bedeutung ist. Ziel des Projekts ist es, den Großteil der Wohneinheiten der Bevölkerung mit niedrigem bis mittlerem Einkommen (LMI) zur Verfügung zu stellen. 75 Prozent der Wohnungen werden für Einzelpersonen oder Familien innerhalb von 30 bis 80 Prozent des Area Median Income (AMI) bestimmt sein, 28 davon werden für ehemals Bedürftige reserviert. Die restlichen 25 % der Einheiten stehen denjenigen mit 100 % AMI zur Verfügung. Den Mietern wird der Stromverbrauch ihrer Wohnung (einschließlich Kühlung) in Rechnung gestellt, Heizung, Warmwasser und Wasser (die nicht individuell gemessen werden) sind jedoch in der Miete enthalten.

Die relativen Baukosten für 425 Grand Concourse werden voraussichtlich 3 % höher sein als bei vergleichbaren Gebäuden, während die Mietpreise um 31 % niedriger sind. Umfang und Standort dieses Projekts hatten großen Einfluss auf die Gesamtkosten. Das Grundstück ist weniger als 30.000 Quadratfuß (SF) groß, sodass die vorgeschlagene Dichte von 277 Einheiten und Gewerbeflächen nur durch eine Hochhausentwicklung möglich war, die deutlich teurer ist als niedrige oder mittlere Bauvorhaben. Der Standort liegt außerdem auf einem topografischen Bergrücken und neben einem U-Bahn-Tunnel. Diese Bedingungen erfordern Felsaushubarbeiten, verkehrstechnische Maßnahmen, Vibrationsüberwachung und eine Eisenbahnversicherung, was die Baukosten weiter erhöht.

Derzeit liegen nur begrenzte Daten zu den Kosten, der Leistung und der wirtschaftlichen Rentabilität des Passivhaus-Hochhausbaus vor. Daher soll mit diesem Projekt gezeigt werden, dass Passivhäuser eine reproduzierbare Lösung sind, indem viele der erforderlichen Daten, Details, Baumethoden und gewonnenen Erkenntnisse bereitgestellt werden die hochverdichtete Wohnsiedlungs- und Baugemeinschaft.

425 Grand Concourse liegt in der South Bronx und verfügt über viele nahe gelegene Ressourcen für Bewohner, darunter den Lincoln Hospital Greenmarket, die Health Opportunities High School, den Garrison Playground und das Universal Hip Hop Museum. Darüber hinaus gibt es in der näheren Umgebung zahlreiche Restaurants, Geschäfte und Apotheken. Vier Bushaltestellen befinden sich im Umkreis von 0,2 Meilen um das Gelände und fünf U-Bahn-Haltestellen im Umkreis von 0,5 Meilen. Auf der angrenzenden Walton Avenue gibt es auch einen Radweg. Das Gebiet hat einen Walk Score von 93/100 und einen Transit Score von 100/100. Mit einer Dichte von über 135 Einheiten pro Acre ist die Dichte des Projekts viel höher als die der umliegenden Nachbarschaft, die im Allgemeinen etwa 17 Einheiten pro Acre aufweist.

In der Umgebung des Standorts gibt es Quellen, die erhebliche Luftverschmutzung verursachen, wie etwa Umladestationen für feste Abfälle und stark befahrene Straßen. Das hochwertige ERV-System ermöglicht den Bewohnern eine kontinuierliche Versorgung der Innenräume des Gebäudes mit frischer, gefilterter Luft. Die Warmwasser-Verbrennungsanlage und die Trocknerabgase werden direkt nach draußen abgeführt. Durch die Verwendung elektrischer Induktionskochfelder anstelle von Gaskochfeldern wird eine wichtige und sehr häufige Quelle der Luftverschmutzung in Innenräumen eliminiert. Durch die daraus resultierende verbesserte Raumluftqualität werden weniger Schadstoffe und Allergene in Innenräumen vorhanden sein, was das Asthmarisiko verringern kann, eine Krankheit, von der benachteiligte Gemeinschaften überproportional betroffen sind. Das Gebäude selbst wird durch das VRF-System weniger Emissionen haben. Die luftdichte und durchgehend isolierte Gebäudehülle reduziert die Geräuschübertragung von außen nach innen, verhindert Zugluft und kalte Innenflächen und begrenzt Temperaturschwankungen, wodurch die Innenumgebung ruhiger, komfortabler und sicherer bleibt.

Der 425 Grand Concourse wurde gemäß den PHIUS+-Zertifizierungsstandards entwickelt und soll äußerst langlebig sein und eine längere Lebensdauer haben. Die leistungsstarke Konstruktion, insbesondere die hochwertigen und luftdichten Hüllenkomponenten, sorgen dafür, dass das Gebäude auch bei extremen Wetterbedingungen oder längerem Stromausfall widerstandsfähig bleibt. Bei einem Stromausfall im Winter beispielsweise speichert das Hüllensystem die Wärme im Gebäude und hält die Innentemperaturen mindestens mehrere Tage lang auf einem sicheren Niveau – über 50 °F –. Diese Eigenschaften erhöhen die passive Überlebensfähigkeit des Gebäudes, was bedeutet, dass das Gebäude über einen längeren Zeitraum ohne aktive Systeme oder Strom sicher und bewohnbar bleibt. Die Temperaturspeichereigenschaften des leistungsstarken Gehäuses begrenzen zudem das Risiko von Frostschäden an den Bauteilen. Während des Wintersturms Uri in Texas 2021 [PDF] beispielsweise erlitten viele Einwohner erhebliche Überschwemmungsschäden aufgrund geplatzter gefrorener Rohre und etwa ein Drittel aller Texaner erlitt in irgendeiner Form Wasserschäden. Insgesamt verursachte der Sturm finanzielle Verluste in Höhe von 80 bis 130 Milliarden US-Dollar für die staatliche Wirtschaft.

Erfahrungen aus dem Supersturm Sandy im Jahr 2012 haben gezeigt, dass Hochhäuser besonders anfällig für längere Stromausfälle sind, da Notstromsysteme in der Regel nur kurzfristige Notlasten abdecken, nicht aber längerfristige Lasten, die für den Schutz vor Ort erforderlich sind. Beispielsweise kann der Wasserdruck auf der Straße etwa das vierte Stockwerk ohne zusätzliches Pumpen mit Wasser versorgen. Ohne Brauchwasser, Küchen und Bäder, wurden in höheren Etagen ganze Wohnungen unbewohnbar gemacht. Dieses Projekt umfasst einen gasbetriebenen Notstromgenerator, der so dimensioniert ist, dass er die gesetzlich vorgeschriebene Notstromversorgung (z. B. Feueralarm, Notbeleuchtung und Nutzung von Evakuierungsaufzügen) sowie längerfristige Stromversorgung für die begrenzte Nutzung von Aufzügen (wichtig für Zugänglichkeit, Senioren usw.) bereitstellt Familien mit kleinen Kindern), Hauswasserpumpen, Zugangskontrolle, begrenzte Steckdosenanzahl auf jeder Wohnetage und WLAN-Nutzung in der Nähe der Gebäudelobby, um eine grundlegende Kommunikation zu ermöglichen. Im Falle eines Stromausfalls im Sommer sorgt eine aktive nächtliche Fensterlüftung dafür, dass die Innentemperaturen nicht zu hoch werden, sodass das Gebäude bewohnbar bleibt. Darüber hinaus verfügen alle Korridore in den Wohnetagen über Tageslicht, wodurch die Abhängigkeit von künstlicher Beleuchtung eingeschränkt wird und die Sicht in den Innenraum bei Netzausfällen verbessert wird.

Als bisher größtes PHIUS+-Projekt unter den zertifizierten und vorzertifizierten Projekten weist dieses Projekt viele einzigartige Designdetails und gewonnene Erkenntnisse auf:

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