425 Grand Concours

Blandet brug, højhuse, overkommelige passivhuse

Baggrund

Trinity Financials 425 Grand Concourse er et 277-enheder, blandet brug og blandet indkomst billigt boligprojekt i Bronx. Gennem masse- og sitedesign blander projektet sig med det eksisterende bystruktur, mens det inkorporerer fællesskabsorienterede rum til uddannelse, sundhed, kultur og detailhandel. Projektteamet brugte en integreret designtilgang, der bragte konsulenter, ingeniører og entreprenører med tidligt i designprocessen.

Designet efter Passive House Institute US Plus (PHIUS+) 2015 certificeringsstandarden, 425 Grand Concourse er det hidtil største PHIUS-projekt blandt certificerede og præcertificerede projekter og forventes at have væsentligt reduceret energiforbrug og kulstofemissioner sammenlignet med et kodeminimum nyt byggeprojekt. Projektet byder på en højtydende bygningskonvolut, dagsbelyste korridorer, solskærme i stor skala og passive overlevelsesstrategier, såsom reservestrøm og vandtilgængelighed i længere perioder uden strøm. Udviklingsteamet håber, at dette design kan fungere som både model og inspiration for andre høj-densitet, højhuse Passivhus billige boligprojekter.

Nøgle projektfunktioner

425 Grand Concourse-projektet vil inkorporere højeffektivt udstyr gennem hele designet:

• VVS: Variabelt kølemiddelflow (VRF) luftkildevarmepumpe (ASHP), energigenvindingsventilation (ERV)
• Vandopvarmning: Kondenserende kedel
• Kuvert: Kontinuerlig mineraluld, betonmurenhed (CMU) støttevæg
• Passivt design: Passive House Institute US Plus (PHIUS+) 2015-certificering
• Belysning: Lysdiode (LED), dagslys
• Hårde hvidevarer: El-varmepumpetørretumblere, elektriske induktionskomfurer
• Resiliensstrategier: Backup power, passiv overlevelsesevne

Planlægning og designtilgang

Projektmål

425 Grand Concourse startede fra en 2015 New York City Department of Housing Preservation and Development (HPD) indkaldelse af forslag til at skabe billige boliger i en blandet bygning på en byejet grund. Projektteamet designede dette projekt med den hensigt, at det skulle tjene som et eksempel på den kommercielle og operationelle levedygtighed af højhusprojekter med passivhuse til billige boliger. Ved at overholde PHIUS+ certificeringsstandarden vil dette projekt reducere energiforbruget og kulstofemissionerne markant.

Projekt hold

Mens Dattner Architects DCP er lederen af ​​designteamet, var udvikleren, Trinity Financial, Inc., betydeligt engageret i projektteamet gennem hele designprocessen og iværksatte en integreret designtilgang. De blev inkluderet i den omhyggelige udvælgelse af bæredygtigheds-, energi- og passivhuskonsulenten, Steven Winter Associates, Inc., og maskiningeniøren, Dagher Engineering, i begyndelsen af ​​designprocessen. I den skematiske designfase gennemførte holdet en Passivhus-gennemførlighedsundersøgelse for at vurdere, hvad det ville kræve for at opnå Passivhus-certificering, og hvilket passivhus-certificeringsorgan de skulle vælge. Dette valg blev foretaget efter at have interviewet både PHI- og PHIUS+-repræsentanter om de underliggende modelparametre for hver organisations compliance-software for at sikre, at den nødvendige præstationsmodel ville stemme nøje overens med de forventede programbetingelser (i dette tilfælde belægning og intensiv lejlighedsbrug).

Monadnock Construction blev videreført til teamet som hovedentreprenør i designudviklingsfasen for at sikre, at projektet ville være muligt at (1) bygge med bredt tilgængelige håndværk, (2) reducere risikoen for byggeforsinkelser og (3) opretholde projekt budget. Monadnock gennemførte tidligt en cost-benefit-analyse for at sikre levedygtigheden af ​​backup-vægsystemet. Fulddesignteamet gennemgik de luftbarrieredokumentsæt, der er udviklet til både 50 % og 100 % byggefaser. Trinity Financial fandt ud af, at engagerende teams, der er villige til at foretage designjusteringer, giver mulighed for en fleksibel projekt- og designproces, hvilket i sidste ende resulterer i både opfyldelse af designmål og reducerede omkostninger.

Bygningsdesign

425 Grand Concourse er et billigt boligprojekt med blandet brug og blandet indkomst. Masseringen og stedet er designet til at integrere projektet i det eksisterende bystruktur. Tårnets nord-syd-skulpturelle form vil minimere skygge på den tilstødende Garrison Park. Stueetagens indgange og materialegennemsigtighed aktiverer og engagerer gadefronten. Facetteret og varierende i farve giver metalpanelbeklædningen artikulation, der nedbryder bygningens store skala.

Bygningen indeholder ikke-beboende rum, der vil blive aktiver for både beboere og det omgivende samfund, herunder en uddannelsesfacilitet, en sundhedsklinik, en kulturfacilitet, butikslokaler og en komfortstation for den tilstødende og nyrenoverede Garrison Park. Projektet opfordrer også beboerne til at føre en aktiv livsstil ved at inkludere 155 indendørs cykelparkeringspladser og et fitnessrum.

Designteamet er forpligtet til at skabe en bæredygtig og energieffektiv bygning. Projektet er på vej til at overstige det obligatoriske antal krav til Enterprise Green Communities (EGC) 2015-certificeringen. Det effektive energigenvindingsventilationssystem (ERV) bringer kontinuerlig frisk luft ind og fjerner gammel luft, mens det udveksler energi mellem de to strømme for at prækonditionere den indkommende friske luft. Varmtvandskedlernes forbrændingsgasser og tørreventiler fjerner gammel luft direkte udendørs for at sikre forbedret indendørs luftkvalitet (IAQ). Lavstrømsvandsarmaturer, koldtvandslækagedetektion fastgjort til bygningens stigrør og effektiv kunstvanding er implementeret for at spare på vandet. For at håndtere affaldsmaterialer under byggeriet vil en affaldstransportør, der har erfaring med off-site sortering og materialegenvinding, sikre, at mindst 50 % af ufarligt affald genanvendes.

Energimodellering

Energimodellen opfylder alle PHIUS+ 2015-certificeringsmålene. Modellen forudsætter, at bygningen vil opfylde luftlækagemålet, men dette vil også blive verificeret på stedet, efter byggeriet er afsluttet. Under byggeriet modtog et par etager vinduer med aluminiumsafstandsstykker på grund af en kommunikationsfejl, som øgede vinduernes U-faktor med omkring 0.01. Opvaskemaskiner blev også tilføjet for salgbarhed. Disse ændringer blev modelleret til at øge kildeenergiforbruget med 3.5 %, selvom varmtvandsbesparelserne fra opvaskemaskinerne ikke er fanget i modellen. Samlet set fungerer bygningen som en model for, hvordan man effektivt kan anvende passivhusstrategier og effektivt HVAC-udstyr til at minimere energiforbruget i højhuse. Energimodelleringens input og resultater er som følger:

Energieffektivt, helelektrisk design

Højeffektive belysningsarmaturer og apparater

425 Grand Concourse inkluderer højeffektiv LED-belysning i hele bygningen, både indvendigt og udvendigt. For at understøtte holdets mål om at fjerne gas til slutbrug, hvor det er muligt, er hver enhed udstyret med en varmepumpetørrer og induktionskogeplade.

Bygningskonvolut

Den højeffektive klimaskærm er designet til at opfylde PHIUS+-certificeringens strenge ydeevnekrav. Samlingen omfatter:

• Tre-rude vinduer med en U-faktor på 0.32 og solvarmeforstærkningskoefficient (SHGC) på 0.27 - en lavere SHGC er nyttig i en køledomineret bygning
• 28% vindue-til-væg-forhold
• R-18.5 over klassevægge
• R-29.4 tagsamling
• Kontinuerlige termiske barrierer og luftbarrierer
• Et omhyggeligt detaljeret kuvertsystem for at minimere termisk brodannelse

Konvolutten er designet til at være ekstremt lufttæt og energieffektiv, hvilket begrænser støj og varmeoverførsel. De fleste lavhuse i New York er varmedominerede. Deres relativt lave indvendige forstærkninger og høje udvendige overflade til volumen-forhold betyder, at de interne forstærkninger er for lave til at opveje varmetabet gennem klimaskærmen.

I modsætning hertil er denne højhusbygnings interne fordele på grund af dets tætte design og højtydende ramme ikke kun tilstrækkelige til at opveje de små mængder varmetab i løbet af vinteren, men endda få bygningens køling til at dominere det meste af år. For at reducere solvarmetilvæksten blev der installeret store solskærme på sydfacaden. Konvolutkonstruktionsdetaljerne ligner standarddetaljer med begrænsede og målrettede forskelle, hvilket gør det nemt at replikere samlingen med standardhandler og handelspraksis.

Helelektriske systemer

Det helt elektriske varme- og kølesystem vil være et højeffektivt variabelt kølemiddelflow (VRF) luftkildevarmepumpesystem (ASHP) med varmegenvinding. Systemet er ideelt til dette projekt på grund af dets høje effektivitetsniveau ved så lave belastninger.

Den største udfordring for at opnå total elektrificering af en flerfamiliebygning af denne størrelse er varmtvandssystemet. Konventionen er at anvende centraliserede gasfyrede kedelanlæg med varmtvandsrecirkulation for at imødekomme bygningens vandvarmebelastning. At skifte til elektrisk varmt vand, samtidig med at bygningens høje ydeevne bibeholdes, vil kræve centraliserede varmepumpevandvarmere, der er store og effektive nok til at klare bygningens vandopvarmningsbelastning om sommeren og mere kritisk vintersæsonen, hvor varmepumpens ydeevne er reduceret. Mulighederne for varmepumpevandvarmere (HPWH) til denne type bygning var begrænsede på det amerikanske marked, da udstyrsvalget blev afsluttet. Som et resultat heraf har projektteamet designet en gasfyret kondenserende kedel, der maksimerer recirkulationseffektiviteten, hvilket reducerer forbruget af fossilt brændstof.

Energiforbrugsfeedback og Smart Building Technologies

Trinity Financial engagerede Bright Power til at udvikle et "dashboard" for lejere, der giver dem mulighed for at gennemgå deres egne detaljerede data om el- og køleenergiforbrug. Det vil blive præsenteret som en anonym sammenligning med gennemsnitlige enheder af den type i bygningen. Udviklingsteamet planlægger at give halvdelen af ​​deres lejere adgang til disse "dashboards" for at se, om adgang til personlige forbrugsdata påvirker energiforbrugets adfærd.

Nye beboere vil få en orientering om at forklare de energibesparende komponenter, der er udstyret i enhederne. De vil også modtage en "Resident's Green Building Guide", inden de flytter ind i deres lejligheder, som vil forklare de bæredygtige og højtydende funktioner, der er inkorporeret i hele bygningen. Sideløbende vil der blive udviklet en bygningsvedligeholdelsesmanual til ledelsesteamet for at give instruktioner til korrekt vedligeholdelse af udstyret, der sikrer, at alle bygningssystemer fungerer optimalt.

Fællesarealerne og bagsiden af ​​husets rum har toplansbelysning med tilstedeværelsessensorer. De udvendige lys har fotocellestyring, og alle korridorer har dagslyssensorer kombineret med dagslysdesignstrategier. Lækagedetektionsmonitorer til koldtvandsstigerør er inkluderet for at spare på vandet ved hurtigt at lokalisere problemområder. Derudover blev der installeret et omfattende overvågningssystem til at spore indendørs temperatur, termostatindstillinger og aflæsninger og relativ luftfugtighed i alle lejligheder og fællesrum samt energiforbrugsaflæsninger af alt individuelt bygningsudstyr, såsom pumper og ventilatorer, kompressorer og fordampere .

I passivhusdesign er den eneste udgangsvej for fugt gennem ventilationsluftstrømmene. ERV'er genvinder op til 70-80% af fugten i luftstrømmen, så der er et potentiale for høje relative luftfugtighedsniveauer om vinteren under høje fugtgenereringstider - morgen- og aftenmyldretider. For at undgå høje luftfugtighedsniveauer om vinteren, bruger ERV'erne et specialdesignet kontrolskema. Når relative fugtighedsniveauer i den udgående udsugningsluftstrøm overstiger en tærskel, der ville tillade kondensering ved facadens indvendige overflade (f.eks. vindueskarmen), vil udblæsningsluften midlertidigt omgå energigenvindingskernen for at forhindre overførsel af relativ fugtighed til den indkommende luft strøm. Det forventes, at denne situation kun vil opstå i løbet af en håndfuld ekstraordinært kolde vinternætter om året. Det forventede tab af energigenvinding af disse hændelser (og derfor tab af en vis energieffektivitet) gennem bypass-scenariet er minimalt. ERV'er er også udstyret med en frikølende "sommerbypass"-tilstand, som aktiveres, når de udvendige lufttemperaturer er gunstige.

Idriftsættelse

Mellemliggende felttest af kritiske klimaskærmskomponenter - såsom vinduer og tagforbindelser - vil blive udført. Bygningens mekaniske systemer vil blive idriftsat for at sikre (1) at der opnås korrekte ventilationsflowhastigheder ved alle konstant luftstrømsregulator (CAR) spjæld og ERV-enheder, (2) at VRF-systemets kontrolsystemer er sat op og kører korrekt, og (3 ) at vandsystemerne er afbalancerede og kører effektivt. Kvalitetskontrol under byggeriet vil blive håndhævet af hovedentreprenøren gennem inspektion, og mellemliggende lufttæthedstest af kritiske facadegeometrier vil blive udført af Steven Winter Associates.

Bygningsdrift

Leasing struktur

425 Grand Concourse er beliggende i en folketælling med ekstremt lav indkomst, hvilket gør billige boliger afgørende for området. Projektet er forpligtet til at levere størstedelen af ​​enheder til befolkningen med lav til moderat indkomst (LMI). 30 procent af lejlighederne vil være til enkeltpersoner eller familier inden for 80 % og 28 % Area Median Income (AMI), hvoraf 25 vil være reserveret til de tidligere udfordrede boliger. De resterende 100 % af enhederne vil være åbne for dem med XNUMX % AMI. Lejere faktureres for deres lejligheds elforbrug (inklusive køling), men varme, brugsvand og vand (som ikke måles individuelt) er inkluderet i lejen.

Omkostningsreduktion

De relative byggeomkostninger for 425 Grand Concourse forventes at være 3 % mere end sammenlignelige bygninger, mens lejepriserne er 31 % lavere. Omfanget og placeringen af ​​dette projekt havde stor indflydelse på de samlede omkostninger. Grunden er under 30,000 kvadratfod (SF), så den foreslåede tæthed på 277 enheder og kommerciel plads var kun mulig gennem en højhusbebyggelse, som er betydeligt dyrere end lav- eller mellembygning. Pladsen ligger også på en topografisk højderyg og ved siden af ​​en undergrundstunnel. Disse forhold kræver klippegravning, transitmyndighedsrelateret teknik, vibrationsovervågning og jernbaneforsikring, hvilket yderligere øger byggeomkostningerne.

Der er i øjeblikket begrænsede data om passivhus-højhusbyggeriomkostninger, ydeevne og økonomisk levedygtighed, så dette projekt har til formål at vise, at passivhus er en replikerbar løsning ved at levere mange af de nødvendige data, detaljer, byggemetoder og erfaringer det tætte boligbyggeri og byggefællesskabet.

Yderligere fordele

Sitekontekst

425 Grand Concourse er beliggende i South Bronx og har mange nærliggende ressourcer for beboere, herunder Lincoln Hospital Greenmarket, Health Opportunities High School, Garrison Playground og Universal Hip Hop Museum. Der er også mange restauranter, butikker og apoteker i umiddelbar nærhed. Fire busstoppesteder er placeret inden for 0.2 miles fra stedet, og fem metrostop inden for 0.5 miles. Den tilstødende Walton Avenue har også en cykelsti. Området har en Walk Score på 93/100 og en Transit Score på 100/100. Med en tæthed på over 135 enheder pr. acre, er projektets tæthed meget højere end det omkringliggende kvarter, som generelt har omkring 17 enheder pr. acre.

Beboers sundhed, komfort og produktivitet

Området omkring stedet indeholder kilder, der udsender betydelig luftforurening, såsom transportstationer for fast affald og stærkt trafikerede veje. Det højkvalitets ERV-system vil give beboerne mulighed for løbende at få frisk, filtreret luft tilført til bygningens indvendige rum. Brugsvandsforbrændingsudstyr og tørretumbler udluftes direkte udenfor. Brug af elektriske induktionskogeplader i stedet for gas eliminerer en stor og meget almindelig kilde til indendørs luftforurening. Den resulterende forbedrede IAQ vil have færre indendørs forurenende stoffer og allergener, hvilket kan mindske risikoen for astma, en sygdom, der uforholdsmæssigt påvirker ugunstigt stillede samfund. Selve bygningen vil have færre emissioner ved hjælp af VRF-systemet. Den lufttætte og kontinuerligt isolerede bygningsramme vil reducere udendørs-til-indendørs støjtransmission, eliminere træk og kolde indvendige overflader og begrænse temperaturudsving, hvilket holder det indvendige miljø roligere, mere behageligt og sikrere.

Resiliency

Designet til PHIUS+ certificeringsstandarder, forventes 425 Grand Concourse at være ekstremt holdbar og have en længere levetid. Det højtydende design, især de højkvalitets og lufttætte hylsterkomponenter, sikrer, at bygningen forbliver modstandsdygtig i tilfælde af ekstremt vejr eller en længere periode uden strøm. For eksempel, i en vinterstrømafbrydelse, vil kuvertsystemet holde på varmen inde i bygningen og holde indvendige temperaturer på sikre niveauer - over 50 ° F - i flere dage, minimum. Disse egenskaber øger bygningens passive overlevelsesevne, hvilket betyder, at bygningen forbliver sikker og beboelig uden aktive systemer eller strøm i længere tid. Temperaturfastholdelsesegenskaberne af det højtydende kabinet begrænser også risikoen for frostskader på bygningskomponenterne. For eksempel i løbet af 2021 Winter Storm Uri i Texas [PDF] , oplevede mange beboere betydelige oversvømmelser på grund af sprængte frosne rør, og omkring en tredjedel af alle texanere oplevede vandskade i en eller anden form. Alt i alt forårsagede stormen mellem 80 og 130 milliarder dollars i økonomiske tab for statsøkonomien.

Erfaringer fra Superstorm Sandy fra 2012 har vist, at højhuse er særligt sårbare over for længerevarende strømafbrydelser, da nødstrømssystemer typisk kun adresserer kortvarige nødbelastninger, men ikke længerevarende belastninger, der kræves for at være læ på plads. For eksempel kan vandtrykket i gaden levere vand til cirka fjerde sal uden supplerende pumpning. Uden brugsvand køkkener og badeværelser, og derfor blev hele lejligheder gjort ubeboelige i højere etager. Dette projekt inkluderer en gasfyret nødgenerator, der er dimensioneret til at levere kodekrævet nødstrøm (f.eks. brandalarm, nødbelysning og brug af evakueringselevatorer) samt længerevarende strøm til begrænset elevatorbrug (vigtigt for tilgængelighed, seniorer og familier med små børn), vandpumper til husholdningsbrug, adgangskontrol, begrænset belastning af elektriske stik på hver boligetage og WiFi-brug i nærheden af ​​bygningens lobby for at muliggøre grundlæggende kommunikation. I tilfælde af strømafbrydelse om sommeren, vil aktiv vinduesskylning om natten forhindre, at de indvendige temperaturer bliver for høje, hvilket holder bygningen sikker for beboelse. Derudover har alle korridorerne på boligetager dagslys, hvilket begrænser afhængigheden af ​​kunstig belysning, hvilket øger indvendig synlighed under strømafbrydelser.