Wärmepumpen dekarbonisieren ein 17-stöckiges Gebäude in Manhattan, Baujahr 1931

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Das New Yorker Gesetz Local Law 97 schreibt Gebäuden mit mehr als 25.000 Quadratfuß (2323 Quadratmeter) vor, bestimmte Emissionsgrenzwerte einzuhalten, die ab 2030 noch strenger werden, andernfalls drohen hohe Geldstrafen. In der Hudson Street 345 im Stadtteil SoHo (südlich von Houston) am südlichen Ende von Manhattan steht ein 1931 erbautes 17-stöckiges Betongebäude. Die Eigentümer denken bereits an das Jahr 2030 und installieren jetzt Wärmepumpen, um die Anforderungen des Local Law 97 zu erfüllen, anstatt bis zur letzten Minute zu warten.

Wie lässt sich ein fast hundert Jahre altes Gebäude karbonisieren? Indem man die getrennten Heizungs- und Klimaanlagen durch ein System ersetzt, das beide Aufgaben erfüllt und die Emissionen um bis zu 90 Prozent senkt. Im Rahmen des Projekts werden die heute verwendeten Methanöfen ersetzt, die die Heizkörper im ganzen Gebäude und die separaten Klimaanlagen mit Warmwasser versorgen. Das neue System wird nicht nur hocheffiziente Wärmepumpen verwenden, sondern auch Abwärme auffangen und wiederverwenden, die sonst in die Atmosphäre abgegeben würde.

Wärmepumpen sind effizienter

Entsprechend Kanarische MedienDer Staat New York unterstützt das Projekt in der 345 Hudson Street, weil es zeigen könnte, wie die anderen 6000 Hochhäuser in New York City die Menge an Kohlenstoff reduzieren können, die sie in die Umwelt abgeben. Im Rahmen der Empire Building Challenge vergab die New York State Energy Research and Development Authority (NYSERDA) im Jahr 2022 5 Millionen Dollar an das Projekt 345 Hudson. Das Projekt hat außerdem mehr als 30 Millionen Dollar an privaten Mitteln erhalten.

Projektleiter Benjamin Rodney schätzt, dass das Gebäude nach Fertigstellung im Jahr 2030 25 Prozent weniger Energie verbrauchen wird als eine konventionelle Bauweise und die Treibhausgasemissionen im Vergleich zu 2019 um 70 Prozent reduzieren wird. Da das Stromnetz in den kommenden Jahren sauberer wird, erwartet er, dass diese Zahl bis 2035 auf 90 Prozent steigen wird. Durch die deutlichen Emissionssenkungen kann der Gebäudeeigentümer, Hudson Square Properties, ab 2030 jährlich Bußgelder in Höhe von über 200.000 Dollar vermeiden. Was noch wichtiger ist: Dies könnte anderen Gebäudeeigentümern helfen, herauszufinden, wie sich die Emissionen am besten vermeiden lassen. Dies ist eine entscheidende Aufgabe, wenn man bedenkt, dass fast 70 Prozent der Kohlenstoffemissionen der Stadt von den fossilen Brennstoffen herrühren, die zum Heizen und Betreiben der Gebäude verwendet werden.

Ein System statt zwei

Wie die meisten Hochhäuser in New York City wurde 345 Hudson Street durch zwei getrennte Systeme beheizt und gekühlt. An kalten Tagen wurde Dampf durch Heizkörper gepumpt. An heißen Tagen floss gekühltes Wasser durch Rohre und absorbierte Umgebungswärme, die dann über einen Kühlturm auf dem Dach in die Atmosphäre abgegeben wurde.

Doch Wärmeenergie in den Himmel zu pumpen, statt sie umzuleiten, ist laut Rodney eine verpasste Chance. Gebäude müssen oft gleichzeitig in verschiedenen Bereichen gekühlt und geheizt werden, insbesondere in der Nebensaison. Beispielsweise wenn ein Rechenzentrum auf einer Etage gekühlt werden muss, ein Büro auf einer anderen Etage jedoch geheizt werden muss.

Um die Wärme umzuverteilen, installiert Rodneys Team eine Art thermisches Kreislaufsystem. Es besteht aus einem Netzwerk neuer und bestehender Rohre, die einen konstanten Wasserfluss durch das Gebäude leiten. Jede Etage wird über eine Wärmepumpe verfügen, die dann Wärme aus diesem System beziehen oder abgeben kann, um den Bewohnern ein angenehmes Wohnklima zu bieten. Das Design ist ein Beispiel für ein thermisches Energienetzwerk und weitaus effizienter als zwei isolierte Klimaanlagen, die nicht interagieren, sagte Rodney. ​„Sie schaffen diese Energiebalance im gesamten Gebäude.“

Luft- und Wasserwärmepumpen

Im Rahmen der Dekarbonisierungs-Nachrüstung in der Hudson Street 345 wird ein Gaskessel im Keller durch Luftwärmepumpen auf dem Dach und Wasserwärmepumpen im gesamten Gebäude ersetzt. Alle diese Pumpen können Wärme aus einer zentralen Arterie, einem sogenannten „Umgebungstemperatur-Hydronik-Rückgrat“, ziehen oder in diese abgeben. Dadurch kann Wärme wiederverwendet werden, die sonst in die Atmosphäre abgegeben würde.

Rodneys Team installiert die Wasser-Wärmepumpen Stockwerk für Stockwerk, wenn die Mietverträge der Mieter auslaufen. Bisher sind vier davon installiert. Dieser schrittweise Ansatz ​„ist eine fantastische Möglichkeit, das Gebäude umzugestalten“, weil er für die Bewohner viel weniger störend ist, sagte Ted Tiffany, ein leitender technischer Leiter der Building Decarbonization Coalition. Kanarische Medien. Tiffany ist nicht am Projekt 345 Hudson Street beteiligt.

Die Nachrüstung umfasst drei Luftwärmepumpen auf dem Dach, die für zusätzliche Heizung oder Kühlung sorgen können, indem sie die Außenluft als Wärmequelle oder -senke nutzen. Ein weiteres System auf dem Dach des Gebäudes, ein sogenannter Energierückgewinnungsventilator, wird noch mehr Effizienzgewinne bringen, indem es die aus dem Gebäude austretende Luft nutzt, um die einströmende gefilterte Luft vorzukühlen oder vorzuwärmen.

Ein Miniatur-Fernwärmesystem

Darüber hinaus erhält das Gebäude 345 Hudson Street Unterstützung von einem anderen Gebäude in der Nähe. Dessen wasserbasiertes Netzwerk wird physisch mit dem benachbarten Gebäude 555 Greenwich Street verbunden, das bereits über ein energieeffizientes Erdwärmepumpensystem verfügt. Unter 555 Greenwich befinden sich 68 Fundamentsäulen oder Pfähle, die 36 Meter tief in den Boden reichen, wo die Temperatur selbst im tiefsten Winter selten unter etwa 7 Grad Celsius fällt. Die Wärmepumpe nutzt diese Stabilität zu ihrem Vorteil: Sie ist an mit Wasser und Frostschutzmittel gefüllte Rohre innerhalb der Pfähle angeschlossen, die es ihr ermöglichen, Wärme effizient in die unterirdische Umgebung hinein und aus ihr heraus zu transportieren. Das System ist auch eine saisonale Batterie, die im Sommer überschüssige Wärme speichern kann, damit sie im Winter bei Bedarf wiedergewonnen werden kann.

Die Wärmeumverteilung innerhalb und zwischen Gebäuden ist in skandinavischen Ländern üblich, wo häufig Fernwärmesysteme genutzt werden. Aber dieses Projekt ​„ist eines der ersten in New York und den Vereinigten Staaten, bei dem Wärme auf diese Weise geteilt wird“, sagte Jared Rodriguez, Direktor bei Emergent Urban Concepts und Berater von NYSERDA bei der Empire Building Challenge. Er fügte hinzu, dass die effiziente Nutzung von Energieressourcen ein entscheidender Teil des Plans zur Nachrüstung großer Gebäude ist, weshalb es wichtig ist, Möglichkeiten zum Recycling ihrer überschüssigen Wärme auszuprobieren.

In Zukunft könnten weitere Gebäude an das Wärmenetz angeschlossen werden, das 345 Hudson und 555 Greenwich verbindet. Das würde die Kohlenstoffbelastung weiter senken, da mehr Wärme wiederverwendet statt weggeworfen wird, und würde dazu beitragen, das Netz zu entlasten, da die Heizungstechnik immer stärker elektrifiziert wird, sagte Rodriguez. Selbst an heißen Sommertagen, wenn Bürogebäude viel Wärme abgeben, gibt es Einrichtungen wie Waschsalons und große Hotels, die diese benötigen, bemerkte Rodriguez. Er kann sich diese Zukunft vorstellen: ​„City Winery ist nicht weit entfernt und hat einen großen Warmwasserbedarf.“

Das wegnehmen

Heiz- und Kühlsysteme für große Gebäude zu entwickeln, ist eine kluge Idee. Natürlich ist all diese neue Technologie nicht billig, aber denken Sie an die Kohlenstoff- und Methanemissionen, die vermieden werden, wenn in der Hudson Street 345 kein neuer Gaskessel mit einer Nutzungsdauer von 30 Jahren oder mehr installiert wird. Stellen Sie sich nur vor, was eine Reduzierung der Emissionen von über 6000 Hochhäusern in New York City um 70 Prozent oder mehr für die Luftqualität im Big Apple – und auf der Erde – bedeuten könnte.

Leser in Skandinavien kichern vielleicht über ahnungslose Amerikaner, die erst jetzt die Vorzüge der Fernwärme entdecken – Vorzüge, die sie schon seit Jahrzehnten kennen –, aber besser spät als nie. Die Erde ist nicht mehr so ​​freundlich zur menschlichen Besiedlung wie früher und wir müssen uns entweder anpassen oder den Preis dafür zahlen. Egal, wie weit Amerika zurückliegt, der einzige Weg, aufzuholen, besteht darin, anzufangen. Die Lehren aus 345 Hudson Street werden sich in ganz New York City verbreiten, während neue Technologien getestet und verbessert werden.

Seit 150 Jahren verschwenden die Menschen drei Viertel der Energie, die sie aus fossilen Brennstoffen beziehen. Es ist Zeit, klüger zu werden – oder unterzugehen.