Tietomallipohjainen asuinkerrostalon elinkaarikustannusten ja hiilijalanjäljen laskenta

Abstract

Diplomityön tavoitteena oli tietomallipohjaisen elinkaarikustannusten ja hiilijalanjäljen laskennan ja ohjauksen kehittäminen asuinkerrostalon suunnittelussa.

Elinkaarikustannusten ja hiilijalanjäljen laskentaan valittiin vertailun jälkeen Level(s)-menetelmä. Työssä suoritettiin esimerkkikohteen investointikustannusten, elinkaarikustannusten ja hiilijalanjäljen laskenta. Elinkaarilaskentaohjelmistoksi valittiin vertailun jälkeen One Click LCA, investointikustannus laskettiin tavoitehintamenetelmällä TAKU-ohjelmistolla ja energiankulutusta arvioitiin CADS-ohjelmistolla.

Esimerkkikohteen investointikustannuksia kasvattavia tekijöitä olivat tavanomaista haastavammat rakenteet ja yhteistilojen suuri määrä. Elinkaarikustannusten arvioinnissa havaittiin rakennuskustannusten hyvin merkittävä osuus. Tarkastellun rakennuksen elinkaaren hiilijalanjälki oli hieman vertailukohteita suurempi. Merkittävimmät hiilijalanjälkeä kasvattavat tekijät olivat käytön aikainen energiankulutus ja paljon energiaa vaativan valmistusprosessinsa vuoksi suuret kasvihuonekaasupäästöt muodostavan betonin tavallista suurempi määrä.

Rakennuksen kustannusarviointia voidaan suunnittelun aikana tehdä tilaohjelmaan perustuen tavoitehintamenetelmällä tai myöhemmässä vaiheessa tarkentuvien suunnitelmien ja yhdistelmätietomallin avulla rakennusosa-arviomenetelmällä. Rakennusosa-arviomenetelmä on kustannusarvioinnissa tavoitehintamenetelmää tarkempi. Molempia voidaan käyttää suunnittelun ohjaukseen. Rakennusosa-arviomenetelmän käyttäminen vaatii rakennusosien määrätietojen lisäksi paljon tarkkoja tietoja materiaali- ja työkustannuksista sekä työmaan yhteiskustannusosuuksista. Hiilijalanjäljen laskentaa ei vielä ainakaan voida tehdä suoraan tilaohjelmaan perustuen. Tarveselvitysvaiheessa voidaan siten tehdä vain karkeamman tason hiilijalanjäljen laskentaa ja ohjausta. Tarkempaan hiilijalanjäljen laskentaan tarvitaan rakennusosien määrä ja niiden (tuotteiden) ympäristöselosteiden sisältämät tiedot.

Tietomallipohjainen suunnittelu mahdollistaa aikaisempaa paremmin myös hiilijalanjäljen laskennan käyttämisen rakennuksen suunnittelun ohjaukseen. Varhaisessa suunnitteluvaiheessa tilaohjelmaan perustuen laskenta on vielä kehittymätöntä, työlästä ja epätarkkaa. Elinkaarilaskentaohjelmisto ei sisältänyt energiankulutuksen laskentaa eikä kattavaa rakennusosa-arviomenetelmää. Yhdistämällä tietomallipohjainen kustannus- ja energiankulutuslaskenta elinkaarilaskentaohjelmistoon, voitaisiin tietomallipohjaista tietoa hyödyntää vieläkin paremmin. Pelkkä kustannusten tai hiilijalanjäljen laskenta ei vielä ole suunnittelun ohjausta. Laskentaa tulisi tehdä jatkuvasti suunnitteluprosessin aikana ja sen edetessä. Ohjaus edellyttää laskentatulosten vertailua asetettuihin vertailukriteereihin, aikaisempiin suunnitteluratkaisuihin ja vertailukohteisiin. Vertailukriteereiden tarkentamiseen suositellaan jatkotutkimuksia. Esimerkkikohteen suunnitteluprosessissa laskentatulosten käyttö suoraan suunnittelunohjaukseen oli vielä vähäistä. Tuloksia esiteltiin tilaajalle, mutta hankkeen suunnittelutyö ei diplomityön toteutusaikana edennyt riittävästi, jotta ohjauksen vaikutuksia olisi voitu tutkia.

The aim of the thesis was to develop the building information model (BIM) based life cycle cost and carbon footprint calculation and guidance in residential apartment building design process.

After the comparison, the Level(s) method was chosen for the calculation of the life cycle costs and carbon footprint. Calculation of the investment cost, life-cycle costs and carbon footprint was carried out for the exemplary project. After a comparison, One Click LCA software was chosen as the life cycle assessment software, the investment cost was calculated using TAKU software and the energy consumption was estimated with CADS software.

Factors that increased the investment costs of the exemplary project were the structures that are more challenging than usual and the large number of common spaces. The construction cost was identified to produce a very significant proportion of the life cycle costs. The carbon footprint of the examined building was slightly higher than that of the benchmarks. The major factors of the carbon footprint were the use stage energy consumption and a higher than usual amount of concrete, which produces high greenhouse gas emissions due to its energy-intensive manufacturing process.

The cost estimation of a building can be done during the planning process based on a design brief, or at a later stage, with more detailed plans and a building information model, using the amounts of building elements. The building element method is more accurate than the design brief method in cost estimation. Both can be used to guide the design process. The use of the building element method requires a lot of detailed information about the material and labor costs, in addition to the quantity information for the building elements. At the moment, carbon footprint calculation cannot be done directly based on the design brief. Thus, carbon footprint calculation and guidance of the design process can only be done at a coarser level in the needs assessment phase. A more accurate calculation of the carbon footprint requires the number of building components and the information contained in their environmental product declarations.

BIM-based design enables better use of carbon footprint calculation as a guidance tool in the design process. At the early planning stage, calculation based on the design brief is still underdeveloped, laborious and inaccurate. The life cycle calculation software did not include the calculation of energy consumption or a comprehensive building element cost estimation method. Combining BIM-based investment cost and energy calculation with life-cycle assessment software could enable even better use of the BIM-based data. Simply calculating the costs or the carbon footprint cannot be considered as guiding the design process. The calculation should be done continuously during the design process as the design progresses. The guidance requires a comparison of the calculation results against the set benchmarks, previous design solutions and benchmarks from other buildings. Further studies are recommended to refine the benchmark criteria. In the example design process, the use of the calculation results to guide the design process was still limited. The results were presented to the client, but the project’s design work did not progress sufficiently during the implementation of the Master’s thesis in order to study the effects of the guidance.