Rakennusten elinkaariarviointi : Toimistorakennuksen elinkaariarvio itsetehdyllä arviointityökalulla
Saviharju, Arttu (2024)
2024
Arkkitehdin tutkinto-ohjelma - Master's Programme in Architecture
Rakennetun ympäristön tiedekunta - Faculty of Built Environment
This publication is copyrighted. You may download, display and print it for Your own personal use. Commercial use is prohibited.
Hyväksymispäivämäärä
2024-05-22
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:tuni-202404294856
https://urn.fi/URN:NBN:fi:tuni-202404294856
Tiivistelmä
Rakentamislaki astuu voimaan 1.1.2025. Rakentamislain suurin muutos nykyiseen maankäyttö- ja rakennuslakiin on ilmastonmuutoksen hillinnän tuominen osaksi rakentamisalaa koskevaa lainsäädäntöä rakennuksen ilmastoselvitystä, materiaaliselostetta ja hiilijalanjäljen raja-arvoja koskevien asetuksien avulla. Tämä diplomityö tutkii, miten toimistorakennuksen elinkaariarviointi toteutetaan ilmastoselvityksen laadintaa varten kehitettyä ympäristöministeriön rakennuksen vähähiilisyyden arviointimenetelmää käyttäen.
Työn teoreettinen osuus koostuu kolmesta osasta. Ensimmäisessä osassa tutkitaan, mitkä ovat rakentamisen lakisääteisen elinkaariarvioinnin ajurit. Toisessa osassa kootaan yhteen keskeisimmät havainnot osana tätä diplomityötä toteutetuista asiantuntijahaastatteluista, joiden tavoitteena oli löytää työhön näkökulmia olemassa olevan kirjallisuuden ulkopuolelta. Kolmannessa osassa kootaan yhteen tarvittava tieto rakennuksen elinkaariarviointiin ympäristöministeriön arviointimenetelmää käyttäen.
Työn laskentaosuudessa tarkastellaan, miten ja mistä betonirunkoisen toimistorakennuksen elinkaaren hiili- ja kädenjälki muodostuvat. Laskentaosuudessa tutkitaan lisäksi, miten tarkasteltavan kohteen betonirungon vaihtaminen puu- tai teräsrunkoon vaikuttaa arviointituloksiin. Arvioinnissa käytetään työn teoriaosuuden pohjalta laadittua Excel-työkalua.
Työn elinkaariarvioinnissa keskitytään vain rakennuksen arviointiin. Rakennuspaikan elinkaariarviointi on sen sijaan rajattu tarkastelun ulkopuolelle. Runkojärjestelmien vertailussa tarkasteluun valittiin suomalaisissa toimistorakennuksissa tyypillisimmin esiintyviä betoni-, puu ja teräsratkaisuja, jotka täyttävät tarkasteltavan kohteen palo-, rakenne- ja äänitekniset vähimmäisvaatimukset.
Elinkaariarvioinnin tuloksien perusteella havaittiin, että suurin osa betonirunkoisen toimistorakennuksen hiilijalanjäljestä muodostuu energiankäytön aiheuttamista päästöistä. Toiseksi suurin osa päästöistä havaittiin aiheutuvan rakennuksen tuotevaiheessa. Suurin osa tuotesidonnaisista päästöistä arvioitiin aiheutuvan talotekniikan osista. Talotekniikan ohella merkittävä osuus tuotesidonnaisista päästöistä arvioitiin aiheutuvan kohteen julkisivuista ja välipohjista.
Runkojärjestelmien vertailussa puurunkoisen toimistorakennuksen hiilijalanjäljen arvioitiin olevan merkittävästi pienempi kuin betoni- ja teräsrunkoisten vaihtoehtojen. Teräsrunkoisen vaihtoehdon havaittiin sen sijaan olevan hiilijalanjäljeltään lähes samansuuruinen betonirunkoisen vaihtoehdon kanssa. Puurunkoisen vaihtoehdon arvioitu hiilikädenjälki ilmeni myös merkittävästi suurempana kuin betoni- ja teräsrunkoisilla vaihtoehdoilla. Suurin osa puurunkoisen vaihtoehdon hiilikädenjäljestä muodostui puuosien hiilinieluista. Teräsrunkoisen vaihtoehdon hiilikädenjälki oli sen sijaan betonirunkoista vaihtoehtoa suurempi teräsosiin liitännäisen korkean kierrätys- ja uudelleenkäyttöpotentiaalin takia.
Elinkaariarviointimenettelyn osalta tutkimuksessa havaittiin, että ympäristöministeriön rakennuksen vähähiilisyyden arviointimenetelmässä on tämän työn kirjoitushetkellä yhä tulkinnanvaraisuuksia. Tulkinnanvaraisuuksia ilmeni sementtipohjaisten tuotteiden karbonatisoitumisen arviointiin, rakennusosien- ja tuotteiden vaihtojen arviointiin sekä tietomallintamisen tarkkuuteen liittyen. Arviointimenetelmän sisältämät tulkinnanvaraisuudet tunnistettiin toisaalta myös asiantuntijahaastatteluiden pohjalta keskeiseksi lakimuutosta koskevaksi haasteeksi. Asiantuntijahaastatteluiden perusteella sekä arviointimenetelmän että lakimuutoksen sisältämien tulkinnanvaraisuuksien voidaan kuitenkin nähdä tarkentuvan lakimuutosta koskevan kehitystyön edetessä. The Construction Act will come into effect 1.1.2025. The most notable change from the current Land Use and Building Act to the Construction Act is the incorporation of climate change mitigation into the legislation. In practice, this mitigation will be implemented via regulations regarding climate reports, material descriptions, and carbon footprint limits of buildings. This thesis examines how a life cycle assessment of an office building is conducted using the Ministry of the Environment's low-carbon assessment method developed for conducting climate reports of buildings.
The theoretical part of this thesis consists of three sections. The first section consists of examination of the key drivers for the mandatory life cycle assessment of construction. The second section consists of the main findings from the interviews conducted as part of this thesis to gain perspectives beyond existing literature. The third section consists of gathering the necessary information for assessing a building’s lifecycle with the Ministry of the Environment's assessment method.
In the calculation section of the thesis, the carbon and environmental footprint of a concrete-framed office building is analyzed. Additionally, the impact on the assessment results of replacing the concrete frame with a wood or steel frame is investigated. The assessment utilizes an Excel spreadsheet developed based on the theoretical part of this thesis.
The life cycle assessment conducted in the thesis focuses solely on the evaluation of the building. The building site is excluded from the assessment. The concrete, wood, and steel corestructures, which are compared during the calculation section, consist of solutions commonly found in Finnish office buildings. The solutions inside these alternatives were selected so that they meet the minimum fire, structural, and acoustic requirements of the building.
Based on the results of the life cycle assessment, it was observed that most of the carbon footprint of a concrete-framed office building stems from emissions related to energy use. The second largest portion of the total emissions was observed to occur during the product phase of the building. The largest portion of the product-related emissions was estimated to result from the building services. Alongside the building services, a significant portion of the production-related emissions was estimated to result from the facades and the floor structures of the building.
As a result of the comparison between structural systems, the carbon footprint of a wood-framed office building was found to be significantly lower than that of the concrete and steel-framed alternatives. The carbon footprint of the steel-framed option, however, was nearly equivalent to that of the concrete-framed option. Furthermore, the estimated carbon handprint of the wood-framed option was significantly higher than that of the concrete and steel-framed options, primarily due to the estimated carbon storages of the wooden components. The carbon handprint of the steel-framed option was higher than that of the concrete-framed option due to the high recycling and reuse potential related to steel components.
Regarding the life cycle assessment method, it was identified that there are still ambiguities in the Ministry of the Environment's assessment method. Ambiguities were found in the proposed method of assessing the impacts of carbonation of cement-based products and the replacement of building components and products. Additionally, the sufficient accuracy of the building-information-modeling was found as open to interpretation. The ambiguities inherent in the assessment method were also identified as a key challenge for the legislative change during the interviews conducted as a part of this thesis. However, based on the expert interviews, ambiguities in both the life cycle assessment method and the ambiguities regarding the Building Act are expected to clarify as the development work on the legislative change progresses.
Työn teoreettinen osuus koostuu kolmesta osasta. Ensimmäisessä osassa tutkitaan, mitkä ovat rakentamisen lakisääteisen elinkaariarvioinnin ajurit. Toisessa osassa kootaan yhteen keskeisimmät havainnot osana tätä diplomityötä toteutetuista asiantuntijahaastatteluista, joiden tavoitteena oli löytää työhön näkökulmia olemassa olevan kirjallisuuden ulkopuolelta. Kolmannessa osassa kootaan yhteen tarvittava tieto rakennuksen elinkaariarviointiin ympäristöministeriön arviointimenetelmää käyttäen.
Työn laskentaosuudessa tarkastellaan, miten ja mistä betonirunkoisen toimistorakennuksen elinkaaren hiili- ja kädenjälki muodostuvat. Laskentaosuudessa tutkitaan lisäksi, miten tarkasteltavan kohteen betonirungon vaihtaminen puu- tai teräsrunkoon vaikuttaa arviointituloksiin. Arvioinnissa käytetään työn teoriaosuuden pohjalta laadittua Excel-työkalua.
Työn elinkaariarvioinnissa keskitytään vain rakennuksen arviointiin. Rakennuspaikan elinkaariarviointi on sen sijaan rajattu tarkastelun ulkopuolelle. Runkojärjestelmien vertailussa tarkasteluun valittiin suomalaisissa toimistorakennuksissa tyypillisimmin esiintyviä betoni-, puu ja teräsratkaisuja, jotka täyttävät tarkasteltavan kohteen palo-, rakenne- ja äänitekniset vähimmäisvaatimukset.
Elinkaariarvioinnin tuloksien perusteella havaittiin, että suurin osa betonirunkoisen toimistorakennuksen hiilijalanjäljestä muodostuu energiankäytön aiheuttamista päästöistä. Toiseksi suurin osa päästöistä havaittiin aiheutuvan rakennuksen tuotevaiheessa. Suurin osa tuotesidonnaisista päästöistä arvioitiin aiheutuvan talotekniikan osista. Talotekniikan ohella merkittävä osuus tuotesidonnaisista päästöistä arvioitiin aiheutuvan kohteen julkisivuista ja välipohjista.
Runkojärjestelmien vertailussa puurunkoisen toimistorakennuksen hiilijalanjäljen arvioitiin olevan merkittävästi pienempi kuin betoni- ja teräsrunkoisten vaihtoehtojen. Teräsrunkoisen vaihtoehdon havaittiin sen sijaan olevan hiilijalanjäljeltään lähes samansuuruinen betonirunkoisen vaihtoehdon kanssa. Puurunkoisen vaihtoehdon arvioitu hiilikädenjälki ilmeni myös merkittävästi suurempana kuin betoni- ja teräsrunkoisilla vaihtoehdoilla. Suurin osa puurunkoisen vaihtoehdon hiilikädenjäljestä muodostui puuosien hiilinieluista. Teräsrunkoisen vaihtoehdon hiilikädenjälki oli sen sijaan betonirunkoista vaihtoehtoa suurempi teräsosiin liitännäisen korkean kierrätys- ja uudelleenkäyttöpotentiaalin takia.
Elinkaariarviointimenettelyn osalta tutkimuksessa havaittiin, että ympäristöministeriön rakennuksen vähähiilisyyden arviointimenetelmässä on tämän työn kirjoitushetkellä yhä tulkinnanvaraisuuksia. Tulkinnanvaraisuuksia ilmeni sementtipohjaisten tuotteiden karbonatisoitumisen arviointiin, rakennusosien- ja tuotteiden vaihtojen arviointiin sekä tietomallintamisen tarkkuuteen liittyen. Arviointimenetelmän sisältämät tulkinnanvaraisuudet tunnistettiin toisaalta myös asiantuntijahaastatteluiden pohjalta keskeiseksi lakimuutosta koskevaksi haasteeksi. Asiantuntijahaastatteluiden perusteella sekä arviointimenetelmän että lakimuutoksen sisältämien tulkinnanvaraisuuksien voidaan kuitenkin nähdä tarkentuvan lakimuutosta koskevan kehitystyön edetessä.
The theoretical part of this thesis consists of three sections. The first section consists of examination of the key drivers for the mandatory life cycle assessment of construction. The second section consists of the main findings from the interviews conducted as part of this thesis to gain perspectives beyond existing literature. The third section consists of gathering the necessary information for assessing a building’s lifecycle with the Ministry of the Environment's assessment method.
In the calculation section of the thesis, the carbon and environmental footprint of a concrete-framed office building is analyzed. Additionally, the impact on the assessment results of replacing the concrete frame with a wood or steel frame is investigated. The assessment utilizes an Excel spreadsheet developed based on the theoretical part of this thesis.
The life cycle assessment conducted in the thesis focuses solely on the evaluation of the building. The building site is excluded from the assessment. The concrete, wood, and steel corestructures, which are compared during the calculation section, consist of solutions commonly found in Finnish office buildings. The solutions inside these alternatives were selected so that they meet the minimum fire, structural, and acoustic requirements of the building.
Based on the results of the life cycle assessment, it was observed that most of the carbon footprint of a concrete-framed office building stems from emissions related to energy use. The second largest portion of the total emissions was observed to occur during the product phase of the building. The largest portion of the product-related emissions was estimated to result from the building services. Alongside the building services, a significant portion of the production-related emissions was estimated to result from the facades and the floor structures of the building.
As a result of the comparison between structural systems, the carbon footprint of a wood-framed office building was found to be significantly lower than that of the concrete and steel-framed alternatives. The carbon footprint of the steel-framed option, however, was nearly equivalent to that of the concrete-framed option. Furthermore, the estimated carbon handprint of the wood-framed option was significantly higher than that of the concrete and steel-framed options, primarily due to the estimated carbon storages of the wooden components. The carbon handprint of the steel-framed option was higher than that of the concrete-framed option due to the high recycling and reuse potential related to steel components.
Regarding the life cycle assessment method, it was identified that there are still ambiguities in the Ministry of the Environment's assessment method. Ambiguities were found in the proposed method of assessing the impacts of carbonation of cement-based products and the replacement of building components and products. Additionally, the sufficient accuracy of the building-information-modeling was found as open to interpretation. The ambiguities inherent in the assessment method were also identified as a key challenge for the legislative change during the interviews conducted as a part of this thesis. However, based on the expert interviews, ambiguities in both the life cycle assessment method and the ambiguities regarding the Building Act are expected to clarify as the development work on the legislative change progresses.