Gebouwdata modellen voor schaalbare hoge-definitie levenscyclusanalyse

De gebouwde omgeving levert een belangrijke bijdrage aan de noodsituatie van het klimaat en het ecosysteem, waarbij de bouw en exploitatie van gebouwen wereldwijd verantwoordelijk zijn voor bijna 40% van de energiegerelateerde uitstoot van broeikasgassen. Het is van cruciaal belang om de energie-efficiëntie van gebouwen te verhogen en duurzame bouwpraktijken toe te passen om de doelstellingen voor het koolstofarm maken van gebouwen te behalen. Het aanpakken van de gehele levenscyclus van gebouwen, inclusief operationele en materiaalgebonden broeikasgasemissies, is door wetenschappelijke instanties zoals het Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) aangewezen als een belangrijk actiegebied en staat centraal in een nieuwe golf van klimaatbeleid binnen de Europese Unie.

Deze dissertatie heeft als doel om de heersende beperkingen in de levenscyclusanalyse (LCA) van gebouwen te overwinnen om beleidsvorming en regelgeving te informeren over het verminderen van de klimaateffecten van individuele gebouwen en gebouwenparken. Het gebrek aan inzicht in de betekenis van broeikasgasemissies in verschillende stadia van de levenscyclus van een gebouw blijft een uitdaging. Daarnaast moeten gestandaardiseerde documentatie-eisen, protocollen voor gegevensverzameling en hulpmiddelen voor gegevensverwerking verder worden ontwikkeld. De beschikbaarheid van open en toegankelijke gegevens voor het benchmarken van de milieu-impact van gebouwen en het bepalen van doelstellingen voor het koolstofarm maken van gebouwen is tot nu toe beperkt. Op macroniveau wordt het modelleren van gebouwenbestanden bemoeilijkt door beperkte informatie over de effecten van de volledige levenscyclus van gebouwen en een beperkte vertegenwoordiging van gebouwtypes. Bestaande benaderingen richten zich meestal op energie en broeikasgasemissies die verband houden met de exploitatie van gebouwen, waarbij andere fasen van de levenscyclus over het hoofd worden gezien en een alomvattend LCA-indicatorperspectief ontbreekt. Deze dissertatie richt zich op deze hiaten door middel van onderzoeksvragen met betrekking tot materiaalgebonden (grijze) broeikasgassen in de levenscyclus van gebouwen, meetsystemen en methoden ter ondersteuning van het Europese klimaatbeleid en de integratie van een uitgebreide LCA voor gebouwen en gebouwenbestanden.

Het onderzoek maakt gebruik van een synthese van bewijsmateriaal, milieugerichte LCA, building information modelling (BIM) en modellering van gebouwbestanden. Het proefschrift bestaat uit acht hoofdstukken: Hoofdstuk 1, de inleiding, geeft een overzicht van de relevantie en urgentie van het terugdringen van broeikasgassen tijdens de gehele levensduur van gebouwen, met aandacht voor de beperkingen in de huidige benaderingen en de onderzoeksdoelstellingen; Hoofdstuk 2 presenteert een systematisch overzicht en een globale meta-analyse die de rol van de materiaalgebonden broeikasgasemissies in de levenscyclus van nieuwe gebouwen ontrafelen, met nadruk op het belang van het verminderen van deze emissies om de klimaatcrisis aan te pakken; Hoofdstuk 3 biedt een analyse van materiaalgebonden broeikasgasemissies van nieuwe gebouwen over hun hele levenscyclus in heel Europa en onderzoekt benchmarking ervan, rekening houdend met verschillende gebouwtypologieën, constructie types en koolstofintensiteiten. Het bevat een onderzoek naar de bijdrage van verschillende levenscyclusfasen en gebouwonderdelen en gaat in op methodologische inconsistenties en gegevensbeperkingen; De opgestelde datasets uit hoofdstuk 3 worden in hoofdstuk 4 gepresenteerd via een gedetailleerde gegevensbeschrijving voor een open databank met gegevens over de totale broeikasgasemissies van gebouwen. Het beschrijft het verzamelen, verwerken, en harmoniseren van de data en geeft een overzicht van de resulterende databank met de noodzakelijke gebouwgegevens. In hoofdstuk 5 wordt de stap gezet naar het niveau van een gebouwenbestand via een geïntegreerd overzicht van beoordelingsmodellen voor milieuanalyses van gebouwbestanden die in overeenstemming zijn met de doelstellingen van specifieke EU-beleidsinitiatieven met betrekking tot de groene transformatie van de gebouwde omgeving. Het hoofdstuk identificeert sterke en zwakke punten van bestaande modellen en biedt inzichten voor robuuste besluitvorming; Hoofdstuk 6 introduceert het gegevensmodel Scalable Life Cycle Engineering (SLiCE). Het stelt ook het ruimte-tijd-indicator (space-time-indicator - STI) raamwerk voor om de gegevensvereisten voor een uitgebreide LCA voor gebouwen en gebouwenbestanden te conceptualiseren. Het SLiCE-gegevensmodel voor gebouwen wordt gepresenteerd als een open gegevenslogica die is ontworpen om grote hoeveelheden informatie met een hoge granulariteit over de levenscyclus van gebouwen te verwerken. Het hoofdstuk toont ook de implementatie van SLiCE in een prototypisch hotspot analyse-instrument en voor dynamische klimaateffectbeoordeling; Hoofdstuk 7 presenteert een implementatie van de SLiCE-logica om de afweging tussen modelresolutie en beoordelingsschaal te maken. SLiCE wordt geïmplementeerd met het LCA-model van KU Leuven, waardoor een nieuw LCA-ecosysteem voor gebouwen ontstaat. Het hoofdstuk demonstreert de toepassing van SLiCE in verschillende onderzoekscontexten, van microschaal- tot macroschaalanalyse en gaat dieper in op het gebruik van SLiCE voor prospectieve analyse van het Europese gebouwenbestand; Hoofdstuk 8 tenslotte synthetiseert de bevindingen uit de vorige hoofdstukken, bespreekt inzichten uit de toepassing van het SLiCE-model en biedt een vooruitblik op het gebruik van SLiCE ter ondersteuning van besluitvorming, beleidsontwikkeling en vastgoedbeheer.

Door deze onderzoeksvragen aan de orde te stellen en de hierboven beschreven inzichten en nieuwe methoden te verschaffen, draagt dit proefschrift bij aan het bevorderen van milieutechnisch onderzoek met een bijzondere focus op duurzaam bouwen en de reductie van broeikasgasemissies gedurende de gehele levensduur van gebouwen. De gepresenteerde meetsystemen, methoden en modellen ondersteunen duurzame bouwpraktijken en een duurzaam bouwbeleid op Europees niveau en daarbuiten.