St. Marks passivhus

Multifamilie, Helelektrisk, Carbon Neutral, Net Zero

Baggrund

St. Marks er et byudfyldningsprojekt på 10 enheder i Brooklyn, NY. Projektet blev overtaget af en europæisk udvikler, Masmark LLC, med visionen om at skabe et veldesignet og yderst energieffektivt boligbyggeri. Designet til at være arkitektonisk synonymt med den historiske kontekst i kvarteret, vil projektet være en helelektrisk bygning, der forventes at opnå Passive House Institute (PHI) certificering. Projektet byder på en højtydende og velisoleret kappe, termisk broreduktion, tredobbelte PHI-certificerede vinduer og strategisk skraverede vinduer på sydsiden. Designteamet brugte også strategier til at øge bygningens modstandsdygtighed og beboernes sundhed og komfort, såsom solenergi på stedet, grønne vægge og lufttætte byggeteknikker.

Nøgle projektfunktioner

Projektet følger PHI principper for at opnå et yderst effektivt design, såsom at inkorporere en kompakt og enkel form. Andre forbedrede præstationsstrategier omfatter on-site regnvandshåndtering; transitorienteret udvikling; og helelektrisk udstyr og apparater. Energieffektivitetsstrategier omfatter:

• VVS: Variabelt kølemiddelflow (VRF)-luftkildevarmepumpe (ASHP), energigenvindingsventilation (ERV)
• Vandopvarmning: COLMAC CxV-5 ASHP
• Kuvert: Paneliseret
• passiv: Passive House Institute (PHI) certificering
• Belysning: Lysdiode (LED) med kontroller
• Hårde hvidevarer: Elektriske tørretumblere, induktionskomfurer
• Vedvarende energi: Fotovoltaik på stedet (PV)
• Resiliensstrategier: Højtydende konvolut

Planlægning og designtilgang

Projektmål

St. Marks Passive House begyndte som et ejendomsprojekt af Masmark LLC, en europæisk udvikler baseret i Italien, som havde visionen om at skabe en veldesignet og ekstremt energieffektiv bygning. Designteamet blev udfordret med at skabe et projekt, der opfyldte PHI-certificeringsstandarderne. Kriterierne en bygning skal opfylde for at opnå PHI-certificering omfatter: et energibehov til rumopvarmning, der ikke overstiger 15 kWh/m2 behandlet gulvareal (TFA)/år, et samlet energiforbrug for alle boliganvendelser, der er mindre end 60 kWh/m2 TFA/år, og maksimalt 0.6 ACH50.

Alle PHI-certificeringskrav kan opfyldes gennem designansøgningen af ​​de fem Passivhus principper : kvalitetsisolering, reduceret kuldebro, overlegne vinduer, tilstrækkelig ventilation og lufttæt konstruktion.

Projekt hold

Projektteamet ansatte en byggeleder, PHB Catalyst Group, tidligt i processen for at give feedback på skematiske og designmæssige udviklingsfaser. PHB Catalyst Group fortsatte med at give prisfeedback ved hvert trin, hvilket gjorde det muligt for designet at udvikle sig inden for de budgetmæssige begrænsninger. Gennem denne kollaborative gennemgangsproces opdagede teamet, at de største muligheder for at spare både tid og penge ville være i udformningen og inkorporeringen af ​​bygningsstrukturen, fundamentet, byggepladsforbindelserne og VVS-systemer.

Et marketingteam, Compass, blev også tidligt engageret. De arbejdede sammen med Masmark LLC og Cycle Architecture + Planning for at forstå markedet, og hvor energieffektivt design kunne passe ind i den overordnede marketingplan. Denne plan havde indflydelse på de tidlige designfaser.

Både en passivhus-certificeret håndværker og en repræsentant for ejeren blev inddraget til at overvåge byggeprocessen. Teamet arbejdede også sammen med to arkitekter fra Cycle Architecture + Planning, som er en certificeret passivhusdesigner og en mekanik-, el- og VVS-ingeniør fra EP Engineering, som er fortrolig med passivhus-principperne, hvilket sikrer, at hele teamet ville være i stand til at at både identificere og anvende forskellige strategier med succes gennem hele designprocessen. Structural Engineering Technologies fungerede som de strukturelle ingeniører for projektet. Entreprenørerne deltog også i trænings- og testsessioner i byggefasen for at sikre, at alle aspekter af projektet blev konstrueret og installeret i overensstemmelse med passivhusstandarder.

Bygningsdesign

St. Marks er en 10-enheder flerfamilies boligbyggeri i Brooklyn, NY. Det arkitektoniske design og detaljerne i bygningens ydre er bevidste om den historiske kontekst i Crown Heights-kvarteret, hvis gader er foret med brune sten. Sammen med passivhus-principperne betragtede designteamet energieffektive strategier og bedste praksis for byggeri som afgørende udgangspunkter for designprocessen.

Projektet byder på en velisoleret bygningsindhegning, inklusiv kuldebroreduktion, 3-glas og termisk brudte Passivhus Institut certificerede vinduer, dybt skyggefulde vinduer på sydsiden, energigenvindingsventilation og et højeffektivt VRF-system til opvarmning og køling. Projektteamet traf bevidste designbeslutninger, især gennem materialevalg, som ikke kun øgede energieffektiviteten af ​​bygningen og dens konstruktion, men også gav miljømæssige fordele. Mineraluld og tætpakket cellulose blev brugt i stedet for polyiso og anden plast, Forest Stewardship Council (FSC) certificeret træ blev brugt, finish blev lavet af genbrugsindhold og sprayfrit skum blev brugt i hele projektet. Andre bæredygtige designstrategier omfatter et effektivt affaldshåndteringssystem, som følger NYC Zero Waste Design Guidelines; on-site regnvandshåndtering gennem et enkelt konstrueret tilbageholdelsessystem; og grønne vægge bestående af hjemmehørende planter på syd- og østfacaden. Projektet har potentiale til at blive en ny model for højtydende byfyldningsboliger. 

Energimodellering

For at søge PHI-certificering blev bygningen modelleret ved hjælp af Passive House Planning Package (PHPP) version 9.7 IP-software. Modellen omfatter 11,690 SF behandlet gulvareal, og projektgruppen modellerede to kuldebroer med Ψ-værdier på 0.1 og 0.08. HVAC-systemet er modelleret som et LG 16 sæsonbestemt energieffektivitetsforhold (SEER) ASHP med en maksimal kølekapacitet på 366 kBtu/time og forsyning på 9,153 kubikfod i minuttet (cfm) ved nominel effekt. Varmtvandssystemet (DHW), som oprindeligt blev modelleret som en gaskondenserende kedel, er modelleret som en COLMAC varmepumpe med 180 gallons lager. Denne ændring i brugsvandssystemer resulterede i en reduktion på 63 % i energibehovet til brugsvand. Andre belastninger inkluderer elektriske komfurer, LED-belysning, elektrisk udstødningstøjtørring og en elevator. Modellen forventer en solcelleproduktion på 17,556 kWh/år. Efterspørgslen efter Primary Energy Renewable (PER) på 14.1 kBtu/SFyr definerer i øjeblikket bygningen som en Passivhus Plus-bygning. Den seneste model er forbedret i forhold til den første iteration af designet og var i stand til at blive præcertificeret til passivhusstandarden.

Energieffektivt, helelektrisk design

Højeffektive belysningsarmaturer og apparater

Der er LED-belysning i hele projektet, både indvendigt og udvendigt. I deres forpligtelse til at skabe en CO2-neutral bygning inkluderede projektteamet helt elektrisk og effektivt udstyr og apparater i hver enhed. Vaskemaskinerne inkluderer en varmepumpe tørretumbler, og hvert køkken har en induktionskogeplade.

Bygningskonvolut

Projektet blev designet med en energieffektiv, højtydende bygningsramme.

De Klearwall Passiv Alu-beklædte vinduer har en U-faktor på 0.15 og en solvarmeforstærkningskoefficient (SHGC) på 0.57.

Ovenstående kvalitetsvægge har en U-værdi på 0.02, et vindue-til-væg-forhold på 29%, en gennemsnitlig facade-U-faktor på 0.03 og et lufttæthedsniveau på 0.06 ACH50.

Taget har en U-faktor på 0.015, og de nedenstående karaktervægge har en U-faktor på 0.026.

Designet omfatter passiv skygge på sydsiden og vinduer på alle fire sider for maksimal naturligt dagslys. Den typiske ydervægskonstruktion opnår en R-værdi på 49, hvilket svarer til en U-værdi på 0.02. Fra udvendigt til indvendigt består væggen af:

• ½ tomme til ¾ tomme cementplade regnskærmspaneler
• en luftspalte
• R-16 4 tommer stift Rockwool komfortbræt
• Solitex Mento vejrbestandig barriere, som er en lufttæt, dampgennemtrængelig husindpakning
• 5/8" åben dampbeklædning
• 6 tommer metalknop med Rockwool isolering i hulrummene, der har en minimum R-værdi på 25
• Intello Plus eller Sim Intelligent luftbarriere (skal fastlægges)
• en pelskanal med et nominelt 2 tommer servicehulrum, med hulrummene fyldt med R-6 1 ½ tommer Rockwool komfortbræt
• 5/8 tommer vægplade af gips

Al Rockwool-isolering inden for konvolutten er en type mineraluldsisolering, hvilket eliminerer brugen af ​​skum i projektet.

Dette avancerede kuvertsystem sikrer lav termisk transmittans og reducerede indvendige temperaturudsving, hvilket både forbedrer passagerkomforten og reducerer energibelastningen markant.

Helelektriske systemer

Opvarmning leveres gennem ASHP'er, og varmt vand leveres af en COLMAC CxV-5 elektrisk ASHP vandvarmer. Designet omfattede oprindeligt en semi-øjeblikkelig gaskondenserende vandvarmer, men for at understøtte målet om at opnå et projekt uden brug af fossilt brændstof på stedet, blev det ændret til en elektrisk vandvarmer. Ventilationen køres på et ERV-anlæg.

Vedvarende energi

Projektet omfatter et solcelleanlæg monteret på taget. Baseret på energimodellen forventes arrayet at generere 59,904 kBtu/år til en RPI på 3.8 kBtu/SF-år.

Energiforbrugsfeedback og Smart Building Technologies

Energiovervågningssystemer anvendes til alle lejligheder og fællesarealer. Energiforbruget overvåges af Fronius, som overvåger alle energi- og vandsystemers ydeevne og giver et grafisk display, så ejere kan overvåge deres forbrug. Deres online overvågningsværktøj, Fronius Solar.web, giver realtids PV-systemdata og brugsanalysefunktioner. Lysene styres af tilstedeværelsessensorer i alle lejligheder, og både tilstedeværelsessensorer og døgnsensorer i alle fællesarealer. Belysning i trappeopgange og gange vil forblive tændt alle døgnets timer, men vil dæmpe og lysere afhængigt af belægning. Tidssensorer bruges også til al udvendig belysning og korridorer. VVS-systemet omfatter styringer til de enkelte rum og lejligheder, og både sensorer og styringer til fællesarealerne gennem en hygrostat. Det varme vand er elektrisk målt og overvåget for hele bygningen, og kølemidlet overvåges af enhed.

Idriftsættelse

Passivhus-certificeringen kræver afprøvning af blæserdøre, og projektteamet har til hensigt at tilskynde til idriftsættelse efter indflytning.

Bygningsdrift

Leasing struktur

St. Marks vil blive besat gennem en ejerlejlighedsstruktur og sælges som markedsrente enheder. Lejere vil blive direkte målt for el, varme, køling og vand. Alle energi- og vandsystemer vil blive overvåget og grafisk vist for ejerne.

Omkostningsreduktion

Projektet forventes at være en markedspris-ejerlejlighed, der kan sammenlignes med tilsvarende bygninger for både byggeomkostninger og relative salgspriser. Mens de relative samlede energiomkostninger pr. beboer endnu ikke er blevet sammenlignet med andre bygninger, er bygningen designet til mere effektive standarder end bygningsreglementet. Derudover købes energien delvist fra PV-anlægget på stedet, derfor er det meget sandsynligt, at energiomkostningerne for beboerne vil være lavere end i andre bygninger af samme type.

Beboerforlovelse

Vejledningen for bedste praksis for alle systemer, der er installeret i bygningen, vil blive skitseret til ejerne. Udviklingsteamet vil også tilskynde til sund og grøn livsstil blandt lejere ved at inkorporere designprincipper for nul affald, herunder nemme måder for beboere at indsamle og bortskaffe kompost, affald og genanvendeligt materiale. Hver enhed vil blive udstyret med bordplade økologiske beholdere til kompost og udtræksskabe med affaldsbeholdere og genbrug. Det indsamlede organiske materiale omdannes til kompost og bruges i stedets for- og baggårde.

Yderligere fordele

Sitekontekst

Projektet er beliggende i et gåvenligt og urbant kvarter i Brooklyn, NY, og opnår en Walk Score på 98. Der er også flere parker og rekreative faciliteter inden for kort gåafstand. Området byder på stop for lokale og ekspresbusforbindelser, den regionale jernbanetjeneste, byens undergrundsbane og flere bikeshare-dokker, alt sammen inden for en radius af en halv mile fra stedet. St. Marks vil tilføje og forbedre tætheden af ​​kvarteret.

Beboers sundhed, komfort og produktivitet

Som kandidat til passivhuscertificering inkorporerer St. Marks teknologi og strategier, der forbedrer beboernes sundhed, komfort og sikkerhed, herunder HVAC-styringer og sensorer i hvert rum, godt ventilerede rum, radonbestandig plade, masser af naturligt dagslys, tilgængelige enhedslayouts og skimmelbestandig konstruktion. Hver enhed er designet til at være handicapvenlig, give plads til vindueshaver og sikre en god indvendig luftkvalitet. Bygningen tilbyder også cykelparkering i kælderen for at fremme kulstoffri transport.

Resiliency

Projektet, ved at følge passivhuskriterierne, inkorporerer i sagens natur strategier for forbedret modstandsdygtighed, såsom at sikre lufttæt konstruktion og en højtydende bygningsramme. Disse designstrategier øger bygningens passive overlevelsesevne ved at begrænse termisk overførsel og holde indendørstemperaturerne på et sikkert niveau under netudfald. Regnvandshåndtering på stedet, herunder et simpelt konstrueret tilbageholdelsessystem, vil bidrage til at reducere overdreven afstrømning af regnvand, som kan føre til oversvømmelser og forurening.