Sådan bliver LCA en integreret del af workflowet

De vigtigste beslutninger for et byggeprojekts klimaaftryk bliver ofte truffet længe før den første LCA-beregning udføres. Et for stort fokus på materialevalg - og for lidt på bygningens geometri, placering og størrelsen på vinduesåbninger, hybridventilation, solafskærmning - kan give et skævt billede af, hvad der påvirker det samlede LCA-resultat. Derfor giver det mening at arbejde med LCA allerede i skitseringsfasen -integreret direkte i BIM-workflowet - og løbende bearbejde LCA-beregningen i takt med projektets udvikling. Når klimaberegninger indtænkes fra start, bliver LCA ikke blot en dokumentationsøvelse, men et aktivt værktøj til at foretage kvalificerede designbeslutninger gennem hele projekteringen.

VELUX Project Development Guide

Aktuelt arbejder GRAPHISOFT Center Danmark sammen med VELUX på en Project Development Guide, der gennemgår, hvordan rådgivere bedst muligt designer et mindre byggeprojekt med digitale værktøjer. Formålet med projektet er at udvikle en hands-on guide, som demonstrerer det optimale BIM-baserede projekt-workflow for bygningsdesign.

Som del af arbejdet med VELUX Project Development Guide har softwarevirksomheden undersøgt, hvordan beslutninger om materialer, energi og klimaaftryk løbende kan indtænkes i projektet, og hvordan LCA bliver en integreret del af BIM-processen.

Skitsering

I de tidlige designfaser handler mere bæredygtigt byggeri i høj grad om at forstå bygningens kontekst. Den optimale udnyttelse af sol spiller en afgørende rolle, da det både kan bidrage positivt til bygningens energibalance. Men det kan også skabe udfordringer, hvis sollyset ikke tænkes ind fra starten i forbindelse med orientering på bygning, bygningens geometri, vinduesorientering og udvendig solafskærmning. I helt grove træk handler det om at trække mest mulig solvarme ind i bygningen om vinteren, holde solens varme ude om sommeren, samt balancere dagslys og naturlig ventilation.

Her er det vigtigt ikke kun at vurdere materialernes æstetiske og konstruktive kvaliteter, men også deres betydning for bygningens termiske ydeevne og hermed dens samlede klimaaftryk.

Som en del af processen udarbejdede GRAPHISOFT Center Danmark et materialediagram, hvor et udvalg af materialer til blandt andet isolering, gulve, tag og vinduer blev rangeret efter forventet klimaaftryk. På baggrund af dette vurderede man, hvilke materialer der var mest hensigtsmæssige til bygningens forskellige bygningsdele.

Diagrammet var ikke baseret på detaljerede LCA-beregninger, men på vurderinger funderet i erfaring, mavefornemmelse og indledende research. I de tidlige faser handler det nemlig ikke nødvendigvis om at have alle svarene, men om at så tidligt som muligt i processen træffe de beslutninger, der peger projektet i den rigtige retning.

Når den første bygningsmodel er etableret, kan der efterfølgende udføres en skitse-LCA. Formålet er at skabe et tidligt estimat af projektets klimaaftryk, som senere kan optimeres og kvalificeres i takt med, at projektet udvikler sig. Samtidig giver det et vigtigt grundlag for at vurdere projektet i forhold til eventuelle lovkrav eller målsætninger om at holde sig under en bestemt grænseværdi.

Hvis den første skitse-LCA er markant over den ønskede grænseværdi, kan det være nødvendigt at tage et skridt tilbage og revurdere nogle af de grundlæggende designvalg - eksempelvis materialevalg, klimaskærmens areal i forhold til etageareal, bygningsgeometri, antal/størrelse/placering af vinduer og døre eller den bærende konstruktion. Ligger projektet derimod kun lidt over grænseværdien, vil det ofte være muligt at optimere sig i mål gennem mere præcise materialevalg, produktspecifikke EPD’er eller mindre justeringer i konstruktionerne senere i projekteringen.

Den tidlige skitse-LCA samt de efterfølgende LCA-beregninger blev udført med DesignLCA. Det er en stor fordel, fordi DesignLCA fungerer direkte i Archicad, hvor hele projektets modellering allerede foregår. Beregningerne tager dermed udgangspunkt i de bygningsdele og materialer, der modelleres i projektet, hvilket gør processen både intuitiv og effektiv. Samtidig er det den eneste LCA-beregner, som både kan beregne CO2e fra byggematerialer og energien til bygningens drift.

Det betyder, at ændringer i designet – for eksempel udskiftning af materialer eller konstruktioner – hurtigt kan vurderes i forhold til deres påvirkning af projektets samlede klimaaftryk. På den måde bliver LCA ikke en separat disciplin, men et aktivt værktøj i den løbende skitsering og projektering.

Til skitse-LCA’en blev der anvendt generisk materialedata fra den danske lokalisering (Template) til Archicad i DesignLCA. Datasættet er baseret på Bygningsreglementets generiske materialeliste og giver et solidt udgangspunkt for de tidlige beregninger, hvor specifikke produkter endnu ikke er valgt. I dette projekt blev de tidlige LCA-beregninger også udført med energiberegning direkte i Archicad Energy Evaluation, og bygningens areal blev i første omgang alene anslået ud fra netto-arealet af bygningens rum.

Projektering

Når projektet bevæger sig ind i projekteringsfasen, og særligt den indledende del af projekteringen, hvor modellen og designet konkretiseres, bliver det muligt at gennemføre en ny og mere detaljeret LCA-beregning. Hvor fokus i skitseringsfasen var at undersøge forskellige designstrategier og overordnede materialevalg, rettes opmærksomheden nu mod produktspecifikke materialer og konstruktioner.

Den bærende konstruktion modelleres, analyseres og optimeres via strukturelle beregninger, mens generiske materialer gradvist erstattes af konkrete produkter med tilhørende EPD'er. Der er fortsat mulighed for at reducere projektets klimaaftryk gennem materialevalg, men frihedsgraden er mindre end i skitseringsfasen. Ændringerne handler ikke længere om de grundlæggende designprincipper, men i stedet om valg mellem produkter og materialer, som for eksempel forskellige typer inderbeklædning, dampspærrer eller isoleringsmaterialer.

Mange af disse valg er desuden afhængige af hinanden, hvilket er med til at reducere valgmulighederne. Der kan derfor fortsat udføres løbende LCA-beregninger, som bliver gradvist mere detaljerede og retvisende i takt med, at modellen udvikles. Generiske materialer udskiftes med produktspecifikke alternativer, og flere bygningsdele modelleres med et højere detaljeringsniveau.

I dette projekt blev LCA-resultatet reduceret fra 8.34 kg CO₂e/m²/år til 5.14 kg CO₂e/m²/år. Reduktionen skyldtes blandt andet optimering af materialevalg, udskiftning af generiske materialedata med produktspecifikke EPD'er samt en mere præcis afgrænsning af beregningsgrundlaget. Ved beregning af klimaaftrykket fra byggematerialerne blev referencearealet som er specificeret i BR18 anvendt, mens det opvarmede areal blev anvendt ved beregning af klimaaftrykket fra den operationelle energi.

VELUX vinduer

I projektet blev solindfald og energiforbrug blandt andet optimeret gennem anvendelsen af VELUX ovenlysvinduer. Vinduerne blev indsat direkte fra VELUX Library, som giver mulighed for at konfigurere vinduestyper, størrelser, egenskaber og tilbehør på et højt detaljeringsniveau. Biblioteket indeholder desuden links til produktspecifikke EPD'er for både vinduer og tilhørende komponenter såsom indvendig og udvendig solafskærmning, linings og øvrigt tilbehør.

For at opnå en mere retvisende LCA blev de generiske værdier for ovenlysvinduerne erstattet med produktspecifikke GWP-værdier baseret på VELUX' EPD'er. GWP-værdierne blev beregnet ud fra vinduesdimensionerne med udgangspunkt i de tilhørende EPD'er og efterfølgende indtastet i “Skylight Selection Settings” under “Classification and Properties” i GWP-feltet under fanen “LCA Elements”.

Dermed blev klimaaftrykket fra hvert enkelt ovenlysvindue baseret på dokumenterede produktspecifikke data frem for generiske antagelser, hvilket bidrog til en mere præcis beregning af bygningens samlede klimaaftryk.

Energiberegning

GRAPHISOFT Center Danmark har haft særligt fokus på energiforbruget til bygningens drift under udarbejdelsen af Project Development Guide. Placeringen af vinduer, bygningens geometri og orientering har været centrale parametre i arbejdet med at minimere energiforbruget.

Klimapåvirkningen fra energiforbruget indgår som en del af LCA-beregningen, og det er en fordel at inddrage energianalyser allerede i de tidlige designfaser. Da driftsenergien udgør en væsentlig del af bygningens samlede klimaaftryk, kan tidlige designbeslutninger have stor betydning for det endelige resultat.

I skitseringsfasen blev Archicads integrerede energisimulering, Energy Evaluation, anvendt til at estimere bygningens energibehov. Energy Evaluation er baseret på beregningsmotoren fra StruSoft VIP-Energy, og resultaterne kan overføres automatisk til DesignLCA, hvor energiforbruget inkluderes i LCA-beregningen. For at sikre korrekte resultater er det vigtigt at anvende de emissionsfaktorer, der svarer til bygningens forventede ibrugtagningsår. Disse kan aflæses i de prædefinerede Layouts, der følger med den danske lokalisering til Archicad.

I de senere projekteringsfaser blev energiberegningerne udført af VELUX i programmet IDA ICE. Selvom beregningen foretages i et eksternt program, kan resultaterne fortsat integreres i DesignLCA. Dette kan mangøre ved at beregne den årlige klimabelastning på baggrund af bygningens el- og varmeforbrug, den anvendte energikilde samt de relevante emissionsfaktorer. Resultatet omregnes til kg CO₂e/år og indtastes efterfølgende under “Operational CO₂ Emission” i DesignLCAs Settings.

Energiproduktion fra bygningsintegrerede solceller kan enten være indregnet direkte i energiberegningen – som det var tilfældet i dette projekt – eller tilføjes separat i DesignLCA under “Solar Panels” i DesignLCASettings.

Både Archicads Energy Evaluation og IDA ICE simulerer energibehovet på baggrund af bygningens geometri, konstruktioner og lokale klimadata. Dermed afspejler selv mindre ændringer som for eksempel bygningens orientering på grunden, vinduesplacering eller vinduernes tilbagetrækning i facaden designændringer sig i resultaterne. Energiberegningen fungerer derfor ikke blot som dokumentation, men som et aktivt designværktøj, der understøtter beslutninger gennem hele projektforløbet.

Dokumentation

Når projektets løsninger er fastlagt, skal den endelige LCA dokumenteres på en overskuelig og transparent måde. DesignLCA indeholder som en del af den danske lokalisering et færdigt dokumentationslayout, som automatisk samler de nødvendige oplysninger til den endelige rapportering.

Dokumentationen giver blandt andet overblik over det samlede LCA-resultat, anvendte EPD'er og tilhørende URL-referencer samt fordelingen af klimaaftrykket på materialer, bygningsdele og arealopgørelse. Når den endelige LCA-beregning er gennemført, opdateres dokumentationen automatisk på baggrund af modellen, hvilket sikrer sammenhæng mellem projekt og rapportering.

Som supplement til den samlede LCA blev der desuden udarbejdet en særskilt oversigt over klimaaftrykket fra VELUX-vinduerne. Layoutet kan tilpasses efter projektets behov, så de mest relevante resultater og analyser fremhæves i den endelige præsentation.

LCA som del af et BIM-workflow

Ingen er længere i tvivl om vigtigheden i at arbejde med at begrænse bygningers klimaaftryk mest muligt gennem gennemtænkt design. Ved at integrere LCA direkte i BIM-processen bliver klimavurderinger en naturlig del af projekteringen frem for en afsluttende kontrol. Erfaringerne fra VELUX Project Development Guide viser, at tidlige analyser af materialer, energi og dagslys gør det muligt at træffe mere kvalificerede designbeslutninger og løbende optimere projektets klimaaftryk. Samtidig sikrer koblingen mellem model, beregninger og dokumentation en mere effektiv og transparent arbejdsgang gennem hele projektforløbet.

Det kræver hverken dyr software eller lang efteruddannelse: Faktisk kan man komme hele vejen med gratis plugins til virksomhedens software kombineret med lidt snusfornuft i de processer projektet gennemgår fra skitse til aflevering.

 

Læs flere artikler om dokumentation og digitalisering