Introduktion

Building Information Modeling (BIM) spelar en viktig roll för att uppnå målen för hållbart byggande . Med BIM är det nu möjligt att tona ner miljöpåverkan och höja byggnadernas energiprestanda genom att kontrollera skadliga utsläpp av växthusgaser, resursförbrukning, avfallsproduktion och föroreningar under alla byggfaser.

Utmaningen är dock att en enorm mängd data behövs för att dra nytta av BIMs fulla potential inom hållbart byggande. Uppgifterna inkluderar men är inte begränsade till information om byggmaterials energiförbrukning, resursförbrukning och den miljöpåverkan den kommer att ha under hela sin livscykel från råvaruutvinning till bortskaffande. För att övervinna denna utmaning kan livscykelanalys (LCA) användas tillsammans med BIM för att uppnå de önskade hållbarhetsmålen för byggnader.

Vad är livscykelanalys?

Livscykelanalys, utan anmärkningsvärt hänvisad till som LCA, är en metod som syftar till att kvantifiera produkters miljöpåverkan, med hänsyn tagen till hela livscykeln sedan utvinning av råmaterial, tillverkning och transport till platsen, konstruktion, drift och underhåll , till slutet av livslängden och återvinning eller rivning.

Enligt ISO 14040.2 är LCA en teknik för att bedöma miljöaspekter och potentiella effekter associerade med en produkt, process eller tjänst, genom att:

• Sammanställning av en inventering av relevant energi- och materialinsats och miljöutsläpp
• Utvärdering av potentiella miljöpåverkan associerade med identifierade tillförsel och utsläpp
• Att tolka resultaten för att hjälpa beslutsfattare att fatta ett mer välgrundat beslut.  

‍

LCA är en systematisk process som består av fyra nyckelkomponenter, mål och omfattning, inventeringsanalys, konsekvensanalys och tolkning. Inom mål och omfattning beskrivs produkten, processen eller aktiviteten och gränser identifieras för att undvika överskattningar som ligger utanför bedömningens ram. Inventeringsanalys identifierar och kvantifierar resurser (vatten- och materialanvändning) som används och miljöutsläpp (luftutsläpp, omhändertagande av fast avfall). Medan konsekvensbedömningen undersöker de potentiella ekologiska och mänskliga effekterna av resursanvändning och miljöutsläpp, kan livscykelinventering (LCI) förenklat ses som 'INPUT' och konsekvensbedömningen kan ses som en resulterande 'OUTPUT'. Att få resultaten är meningslöst om resultaten inte tolkas för att ge värdefull information . Tolkning är den sista komponenten i LCA där LCI- och konsekvensbedömningsinformationen utvärderas för att välja den föredragna produkten, processen eller tjänsten.

För att bedöma resultaten och fatta välgrundade beslut om att välja en produkt, tjänst eller process framför en annan är det nödvändigt att upprätta en koppling mellan dem och deras potentiella miljöpåverkan. Därför kategoriseras livscykelanalyser i olika inverkanskategorier för att studera den potentiella miljöpåverkan en viss produkt, tjänst eller process kan ha på miljön. Vanligt använda livscykelpåverkanskategorier listas nedan

1. Global uppvärmning

2. Stratosfärisk ozonutarmning

3. Försurning

4. Eutrofiering

5. Fotokemisk smog

6. Terrestrisk toxicitet

7. Akvatisk toxicitet

8. Resursutarmning

9. Markanvändning

10. Vattenanvändning

De listade påverkanskategorierna inkluderar luftutsläpp, energianvändning, fast avfall och resursanvändning. För beslutsfattande är kvantifiering av dessa kategorier väsentlig, därför mäts varje effektkategori i kvantitativa enheter, till exempel mäts luftutsläppen i kgCO2e (koldioxidekvivalent), energi mäts i kilowattimmar (KWh), vattenanvändning i gallons eller kubikmeter. Utmaningen är att anta att 9 ton metan och 2 ton kväveoxid släpps ut i atmosfären, vilket skulle kunna ha en större potentiell påverkan? För att övervinna dessa karakteriseringsfaktorer används för att omvandla olika delar av effektkategorin till en gemensam enhet för att säkerställa bättre beslutsfattande. För att svara på ovanstående fråga krävs en enkel beräkning,

Mängd Metan - 9 000 kg

Kvantitet kväveoxid - 2 000 kg

Metankarakteriseringsfaktor (global uppvärmningspotential) - 26

Kväveoxidkarakteriseringsfaktor (global uppvärmningspotential) - 265

Metan Global uppvärmning potentiell påverkan - 9 000 * 26 = 2 34 000 KgCO2e

Kväveoxid GWP Impact - 2000 * 265 = 5,30,000 KgCO2e

Från ovanstående exempel, även om mängden kväveoxid frigörs mindre har den större potential att orsaka global uppvärmning än metan som släpps ut i rikliga mängder i förhållande till kväveoxid.

På så sätt kan LCA underlätta för designers, arkitekter och ingenjörer att välja den produkt eller process som ger minst miljöpåverkan

Integrering av LCA med BIM

BIM och LCA kan betraktas som två sidor av samma mynt, medan BIM å ena sidan stödjer den integrerade designen och förbättrar informationshantering och samordning mellan olika intressenter under hela byggnadens livscykel

. Å andra sidan är LCA en effektiv teknik för att bedöma byggnadens/byggnadsmaterialens miljöprestanda. . Både LCA och BIM bör integreras i beslutsprocessen i inledningsskedet för att få en heltäckande överblick över projektet från början. LCA kan förenkla datainmatningen i BIM-modellen för olika byggmaterial för att genomföra en detaljerad studie om byggnadens hållbarhet. Kvaliteten på energianalys och miljökonsekvensstudier kan förbättras drastiskt med enorma data från LCA och BIMs förmåga att kvalitativt hantera sådana enorma data.

‍

ven om det är ett steg mot hållbarhet att få ett grönt byggnadsbetyg för byggnaden hävdar många miljöexperter att dessa klassificeringssystem har många brister. Till exempel Leadership in Energy and Environmental Design (LEED) som är ett välkänt betygssystem för gröna byggnader, där vissa LEED-krediter ges för att ha cykelställ på parkeringsområdet inom anläggningen. Argumentet är att, anta att cykelställen läggs till bara för att tjäna extra LEED-krediter så att det monetära värdet av fastigheten ökar och inte har något funktionellt värde inom anläggningen, i sådana fall blir den grundläggande avsikten med den gröna byggnaden besegrad. I ovanstående fall kunde LCA för cykelställ inom en BIM-modell på nolltid visa den ytterligare miljöpåverkan den potentiellt kan orsaka under hela sin livscykel.

Att utföra LCA inom BIM-författarverktyg ger ett antal fördelar, när konstruktörerna designar sina byggnader i ett BIM-författarverktyg tilldelar de byggmaterial och kvantiteter för att skapa en stycklista (BOM) för hela byggnaden eller ingående delar. Denna stycklista uppdateras automatiskt när designen ändras, vilket gör att ingenjörer och arkitekter kan bedöma miljöpåverkan av sina designval på den övergripande hållbarheten i sina projekt i realtid. Denna flexibilitet att utföra LCA med designhastigheten är det som har gjort BIM- och LCA-integrering till ett trendämne i BIM-gemenskapen.

Det finns ett antal verktyg som tillför styrkan av LCA till ett BIM-författarverktyg både som plugin till ett befintligt BIM-författarverktyg samt fristående webbapplikationer, dessa verktyg innehåller information om de byggmaterial som krävs för att utföra LCA, kartläggning av materialen från BIM-modell till LCA-databas skapar en länk för informationsflöde från BIM-modell till LCA-plugin eller webbapplikation och sedan utförs ytterligare beräkningar av LCA-verktyget för att kvantifiera en byggnads eller ett material förkroppsligade miljöpåverkan på land-, luft- och vattensystem.

Utmaningar i integrationsprocessen

Även om BIM- och LCA-integration ger ett enormt värde i hållbarhet, finns det fortfarande vissa utmaningar som måste åtgärdas för att göra processen mer robust.

• Otillräckliga data om materialegenskaper i BIM-modeller vad gäller LCA-analys.
• Mindre expertis om BIM och LCA processer och verktyg med intressenterna.
• Kvaliteten på datainmatning för att utföra LCA "en LCA är lika bra som data den använder"
• Mindre tillgång på data för okonventionella byggmaterial
• Ytterligare resurser, tid och kostnader förknippade med datainsamling och hantering

Slutsats

BIM-LCA är en optimal process för att uppnå hållbar utveckling, miljöskydd och förbättra beslutsprocessen i byggsektorn genom att kombinera rik data om byggmaterial genom LCA-databaser och enkel informationshantering med BIM-processer och verktyg.

Integration av BIM och LCA ger betydande potential för branschens långsiktiga hållbarhetsmål.

Att använda all tillgänglig byggnadsinformation och koppla den till befintliga LCA-databaser ger möjligheten att illustrera miljöpåverkan från de beslut som fattas av byggproffs och kan ge en hållbar utveckling i ett tidigt skede av planeringen, där förändringarna är små och fortfarande överkomliga. Dessutom, med uppdateringen av LCA-databasen med alternativa byggmaterial och  6D BIM (hållbarhet och energieffektivitet), ser framtiden för BIM-baserad LCA ljus ut.‍

För att veta mer om BIM LCA-integration kontakta oss på www.desapex.com

‍