kth.sePublications KTH
Change search
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf
Life cycle based climate regulations for buildings: Implication of methodology on practice
KTH, School of Architecture and the Built Environment (ABE), Sustainable development, Environmental science and Engineering, Sustainability Assessment and Management.ORCID iD: 0009-0002-5368-4373
2024 (English)Licentiate thesis, comprehensive summary (Other academic)
Sustainable development
SDG 13: Climate action, SDG 11: Sustainable cities and communities
Abstract [en]

Accounting for 37% of global CO2 emissions in 2023, buildings and the constructionsector’s contribution to climate change is now well documented and acknowledged. Theneed to reduce these emissions is emphasised and increasingly reflected in regulation.Scholars have advocated for the use of life cycle based regulatory mechanisms to reducebuildings’ greenhouse gas emissions (GHGe), especially in relation to national andglobal climate goals. In the past decades, raising awareness have led to the developmentof life cycle based regulations in Europe. In parallel, research have been directed toinvestigate the trade-offs between operational and embodied GHGe. However, littleattention has been given to the investigation of trade-offs between upfront and futureembodied GHGe. This means that potential different practical steering effects whenconsidering upfront only or jointly with future embodied GHGe in regulatoryperformance requirements need further investigation. Besides, a common feature ofthese preparatory works is the focus on new-build while research and policy work onassessing renovation project is still at its infancy. This leads to question potentialmethodological challenges and related practical implications in implementing climateregulations for renovation projects in a similar fashion as for new-build.Therefore, this licentiate thesis has the aim of investigating the effect in practice of lifecycle based climate regulations regarding embodied GHGe from new buildings’ usestage, and renovation of existing buildings. In response to this aim, quantitative analysesusing GHGe assessments based on the EU standard EN 15978:2011 are performed onreal cases of new-build and on one real renovation project case. The GHGe assessmentsperformed are following three Nordic countries’ life cycle based methods andapproaches for climate regulations in the form of climate declarations and limit values(preliminary for renovation projects).A first point of investigation concerns if, how and why different system boundaries forlife cycle based GHGe assessment lead to differences in practical steering effects.Assessment of embodied GHGe for new-build is of focus, to analyse practical effects ofclimate regulations with limit values regarding building envelope design. A comparativeanalysis on a sample of Swedish real new-build cases of apartment, office and schoolbuildings is performed, based on GHGe assessment results for two different systemboundaries (SBs). The two SBs differ in how embodied GHGe are included in thecalculations, between upfront and future GHGe. Results show buildings’ capacity torespect suggested Swedish limit values does not differ between the two SBs. Further,results suggest that the choice of system boundary would have very limited impact onthe choice of building envelope materials in the context of respecting a climate limit.Consequently, the choice of SB is not expected to lead to different overall steeringeffects on envelope building design in the current context and practice for calculatingclimate impact in a life cycle perspective. This thesis discusses the applicability of theseresults to other contexts and the practical relevance of considering recurring embodiedGHGe in regulatory performance requirements.A second point of investigation concerns the method-related challenges of GHGeassessment for building renovation projects, in the context of life cycle based climateregulations and their practical implications. The Swedish, Finish and Danish preliminaryapproaches for GHGe assessments in climate regulations for renovation projects, asunderstood in January 2023, are applied on a real renovation project. The renovationconcerns a Danish apartment building from the 1970s. The results show that for this casestudy, renovation leads to less GHGe than demolishing and building new regardless ofwhich of the three approaches to calculating GHGe is applied. However, methodologicaldifferences regarding the inclusion of existing building products and biogenic carbon orconsideration of operational GHGe lead to differences in results. This thesis discusseshow this can impact decision processes based on GHGe assessments in climateregulations for renovation projects especially regarding renovation versus new-build orreuse practices. The benefits of better visualization of when in time GHGe take placeare also highlighted.This study concludes in suggesting that introducing a limit value on upfront GHGe canbe a first and important step to effectively and rapidly address GHGe from new-build.Similarly, initially introducing climate declarations for upfront embodied GHGe forrenovation projects is the least practically complex while still most effective approachto address current GHGe. Including embodied future GHGe in climate declarationscould raise awareness on the impact of design and a first step towards better consideringthe emissions associated with the future life of the building. Developing climateregulations for renovation projects show potential in incentivizing reuse practices andrenovation rather than demolition and building new. However, this also depends onmethodological choices such as the inclusion of the existing building products,operational energy or biogenic carbon.This study, however, also points to the shortcomings of current methods for modellingfuture emissions to effectively steer towards considering building products ‘life span anddesign for adaptability, disassembly or reuse. Finally, based on the result of the study, itis advisable to better visualize when in time GHG are emitted in climate declarations forboth new-build and renovation projects. This can improve the understanding on theorigin, type and timing of GHGe and differentiate verifiable calculations for currentGHGe from future scenario-based GHGe calculations and related inherent uncertainty.To conclude, this thesis reveals shortcomings regarding current methodologicalapproaches of life cycle based GHGe assessment regarding embodied GHGe from newbuildings’ use stage and renovation of existing buildings. These shortcomings hinderlife cycle based climate regulations’ ability to promote climate reduction strategies theyare expected to steer. Additionally, this thesis emphasizes the importance of carefullyconsidering which incentives are to and can be promoted, and the practical complexitiesinvolved when designing calculation methodologies for these regulations.

Abstract [sv]

Byggnader och byggsektorns bidrag till klimatförändringarna innefattar 37 % av deglobala CO2-utsläppen 2023 och är numera väldokumenterade och erkända. Behovet avatt minska dessa utsläpp har blivit mer erkänt vilket återspeglas i lagstiftning ochtillämpning. Forskare har förespråkat användningen av livscykelbaserade regelverk föratt minska byggnaders utsläpp av växthusgaser, särskilt i relation till nationella ochglobala klimatmål. Ökad medvetenhet har lett till en utveckling av livscykelbaseraderegelverk i Europa. Parallellt har forskningen framför allt inriktats på att undersökaavvägningarna mellan driftenergirelaterade och materialrelaterade utsläpp. Dock harbegränsad uppmärksamhet tillägnats avvägningar mellan framtida och närtida inbyggdaväxthusgasutsläpp eller klimatpåverkan. Det vill säga utsläpp kopplat till att produceramaterial och uppföra en byggnad jämfört med framtida utsläpp kopplat tillmaterialanvändning och avfallshantering i samband med underhåll, utbyte och rivning.Detta väcker frågor om skillnader i styrningseffekter kan uppstå beroende på om manendast tar hänsyn till närtida utsläpp i regulatoriska prestandakrav, eller om ävenframtida utsläpp inkluderas. Ett gemensamt drag för arbetet hittills om byggnadersinbyggda klimatpåverkan är att fokus legat på nybyggnad, medan forskningen ochpolicyarbetet för att bedöma renoveringsprojekt fortfarande är i sin linda. Därmedkvarstår frågor kopplade till metodmässiga utmaningar och relaterade praktiskaimplikationer vid implementering av klimatdeklarationer för renoveringsprojekt.Syftet med denna licentiatuppsats är därför att undersöka effekten i praktiken avlivscykelbaserade prestandaregler för inbyggd klimatpåverkan från nya byggnadersanvändningsskede och renovering av befintliga byggnader. För att uppnå detta syfteutförs en kvantitativ analys av klimatpåverkan baserat på EU-standarden EN15978:2011för verkliga nybyggnadsfall och på ett verkligt renoveringsprojekt. Beräkningarna avklimatpåverkan följer tre nordiska länders metoder och tillvägagångssätt (preliminär förrenoveringsprojekt) för livscykelbaserade klimatdeklarationsregelverk i form avklimatdeklarationer och gränsvärden.Till att börja med undersöks om och hur olika systemgränser för livscykelbaseraderegelverk för inbyggd klimatpåverkan för nybyggnad kan ge olika praktiska incitamentpå design av klimatskäl. En jämförande analys görs på ett urval av verkliga fall medsvenska nybyggda flerbostadshus, kontors- och skolbyggnader baserat på beräkning avklimatpåverkan med två olika systemgränser. De två systemgränserna skiljer sig åtrörande vilka delar av inbyggd klimatpåverkan som ingår i beräkningarna, om det ärendast närtida eller även framtida utsläpp som inkluderas. I studien ingår enbartberäkning av inbyggd klimatpåverkan, inte växthusgasutsläpp från driftsfasen.Resultaten visar att fallstudiebyggnadernas förmåga att leva upp till de gränsvärden somBoverket föreslagit inte skiljer sig åt beroende på vilka systemgränser som ansätts.Resultaten visar även på att valet av systemgräns inte tydligt spelar någon roll för val avbyggprodukter till klimatskälet, för att hålla sig inom ett särskilt gränsvärde. Därmedkan inte valet av systemgräns förväntas leda till olika övergripande styrningseffekter påutformning av klimatskälet i dagens kontext och med nuvarande praxis för beräkning avklimatpåverkan i ett livscykelperspektiv.Avhandlingen undersöker även metodrelaterade utmaningar kopplat till beräkning avklimatpåverkan för byggnadsrenoveringsprojekt, relaterat till tillämpning avlivscykelbaserade g prestandaregler och implementering av dessa. De svenska, finskaoch danska preliminära tillvägagångssätten för beräkning av klimatpåverkan avrenoveringsprojekt, så som de förstods vid tidpunkten för studien (tidigt 2023),genomförs på ett verkligt renoveringsprojekt av ett danskt flerbostadshus från 1960-talet. Resultaten för fallstudien visar att renovering leder till lägre klimatpåverkan än omrivning med efterföljande nybyggnad skulle ske, oavsett vilket av de tre angreppssättenför klimatberäkning som används. På grund av metodmässiga skillnader i de tretillvägagångssätten, leder dock valet mellan att beakta eller inte beakta befintligabyggnadsprodukter och biogent kol till skillnader i allokeringen av klimatpåverkanmellan byggnadens livscykelskeden. Detta kan ha en inverkan på vilken typ av beslutanvändningen av lagstadgad klimatdeklaration av renoveringsprojekt kan leda till,särskilt när det gäller renovering kontra nybyggnad eller för återbruk av komponenteroch produkter. I avhandlingen betonas också fördelarna med att bättre synliggöra när itid växthusgasutsläppen sker under referensstudietiden.Denna studie avslutar med att föreslå att ett snabbt införande av gränsvärden för närtidainbyggd klimatpåverkan (vanligen kallat byggskedets klimatpåverkan i Sverige) kanvara ett första och viktigt steg för att effektivt ta itu med klimatpåverkan kopplat tillnybyggnad. På liknande sätt kan klimatdeklaration av renoveringsprojekt i termer avutsläpp kopplat till materialanvändning och avfallshantering vid självarenoveringstillfället vara den enklaste och mest effektiva metoden för att styra motminskad klimatpåverkan. Framtida inbyggd klimatpåverkan kan inkluderas iklimatdeklarationer för att öka medvetenheten om designens påverkan och som ett förstasteg mot att bättre förstå omfattningen av klimatpåverkan sett över hela livscykeln.Lagstadgad klimatdeklaration för renoveringsprojekt har potential att främja återbrukoch renovering framför rivning och nybyggnad, men beror på metodval såsominkludering av befintliga byggprodukter, energianvändning i driftfasen och biogent kol.Studien pekar på bristerna i nuvarande livscykelmetoder avseende beräkning av framtidautsläpp för att på ett bra sätt styra byggnadsutformning som beaktar byggprodukterslivslängd och design för anpassningsbarhet, demontering eller återanvändning.Slutligen, baserat på resultatet av studien, rekommenderas att synliggöra när i tidväxthusgasutsläppen under referensstudietiden sker, i klimatdeklarationer förnyabyggnader såväl som för renoveringsprojekt. Detta kan bidra till en djupare förståelseför ursprunget och tidpunkten för utsläppen och skilja beräkningar på närtida frånframtida scenariobaserade utsläpp och den osäkerhet som är förknippad med dessa.Genom att undersöka potentiella styreffekter i praktiken av olika metodval ochsystemgränser för klimatdeklaration och gränsvärden i livscykelbaserade regelverk förnya byggnader och renovering av befintliga byggnader, visar denna avhandling på hurnuvarande beräkningsmetodik för byggnaders användningsskede brister i att gestyrsignaler för sådana reduktionsåtgärder som metoderna förväntas vägleda. Dessutomunderstryker avhandlingen vikten av att noggrant överväga förväntade incitament ochkomplexiteten i praktiken vid utformningen av beräkningsmetoder för dessa regelverk,för att effektivt styra mot det akuta behovet att minska klimatpåverkan från vårabyggnader.

Place, publisher, year, edition, pages
Stockholm: KTH Royal Institute of Technology, 2024. , p. 59
Series
TRITA-ABE-DLT ; 2431
Keywords [en]
Building life cycle assessment method, Embodied Greenhouse Gas (GHG) emissions, Renovation, Building regulation, Policy development, Practical incentive
Keywords [sv]
byggnadens livscykel beräkning av klimatpåverkan, Material Relaterade utsläpp av växthusgaser, Renovering, Byggregler, Utveckling av politiken, Praktiskt incitament
National Category
Environmental Management
Research subject
Planning and Decision Analysis, Strategies for sustainable development
Identifiers
URN: urn:nbn:se:kth:diva-356015ISBN: 978-91-8106-121-5 (print)OAI: oai:DiVA.org:kth-356015DiVA, id: diva2:1911488
Presentation
2024-12-03, E2, Osquars backe 2, KTH campus, public video conference link https://kth-se.zoom.us/j/64576267550?pwd=cd7Trxh7xZm2OEyVUP2RvgKyCIeNyV.1 Meeting ID: 645 7626 7550 Password: 589381, Stockholm, 10:00 (English)
Opponent
Supervisors
Note

QC 20251209

Available from: 2024-11-08 Created: 2024-11-08 Last updated: 2025-12-09Bibliographically approved
List of papers
1. Limit values in LCA-based regulations for buildings – System boundaries and implications on practice
Open this publication in new window or tab >>Limit values in LCA-based regulations for buildings – System boundaries and implications on practice
2024 (English)In: Building and Environment, ISSN 0360-1323, E-ISSN 1873-684X, Vol. 259, article id 111658Article in journal (Refereed) Published
Abstract [en]

Rapidly reducing the climate impacts of the construction and use of buildings is acknowledged as a key lever to meet European and national climate goals. Life cycle-based regulations, in the form of mandatory declaration of the climate impact of new-build, are being introduced, often planned to be or already complemented with performance-based limit values. This development has increasingly raised questions on how different system boundaries for similar limit values applied in various countries might lead to diverging implications in practice. A sample of 50 real-life case buildings of different typologies, representative of contemporary Swedish construction, is used to compare implications of two different system boundaries for embodied GHGe assessment: SB1) life cycle modules A1-A5 i.e. initial, that is upfront GHGe and SB2) life cycle modules A1-A5 + B2–B4, i.e. adding recurring GHGe, according to the European EN 15978 standard. The results show that for the two system boundaries applied, no difference is seen concerning the sample buildings' ability to perform below a limit value as defined in current Swedish regulatory plans, nor would it lead to different design choices to ensure that a building performs below the limit value. The results of sensitivity analyses along with the relative nature of the results, suggest these conclusions are also relevant for other regulatory contexts. As a conclusion, this study shows that implementing LCA-based regulations focusing on initial embodied GHGe is an important step to rapidly and effectively address GHGe associated with new-build.

Place, publisher, year, edition, pages
Elsevier BV, 2024
Keywords
Building design, Embodied GHGe, Policy development, Practical incentive, Whole-life carbon assessment
National Category
Climate Science
Identifiers
urn:nbn:se:kth:diva-347058 (URN)10.1016/j.buildenv.2024.111658 (DOI)001264452300001 ()2-s2.0-85193625351 (Scopus ID)
Note

QC 20240702

Available from: 2024-05-30 Created: 2024-05-30 Last updated: 2025-02-26Bibliographically approved
2. GHG emissions from building renovation versus new-build: incentives from assessment methods
Open this publication in new window or tab >>GHG emissions from building renovation versus new-build: incentives from assessment methods
Show others...
2023 (English)In: Buildings and Cities, E-ISSN 2632-6655, Vol. 4, no 1, p. 274-291Article in journal (Refereed) Published
Abstract [en]

A variety of life cycle assessment (LCA) calculation methods and rules exist in European countries for building performance evaluation based on new-build. However, the increased focus on the retention and renovation of the existing building stock raises questions about the appropriateness of these the methods and rules when applied to renovation cases. Using a real renovation case, Danish, Finnish and Swedish LCA-based greenhouse gas emissions (GHGe) assessments are assessed for how they position building renovation in relation to demolition and new-build reference values. The influence of these three different methods is examined for future development policies. Results show that upfront emissions for renovation are significantly lower for all approaches. The Swedish approach had the lowest GHG emissions compared with a scenario with demolition and new-build due to the method, which only includes upfront emissions of new materials. The Danish and Finnish renovation cases each performed worse in comparison with the new-build future emissions, specifically from operational energy use. Therefore, method development should consider incentives for upfront and future emissions. Furthermore, methods could account for the existing materials in the building, which are included in the Danish and Finnish approaches. This would provide incentive for renovation and reuse.

Place, publisher, year, edition, pages
Ubiquity Press, Ltd., 2023
Keywords
building assessment method, building regulation, demolition, greenhouse gas (GHG) emissions, life cycle assessment (LCA), policymaking, refurbishment, renovation
National Category
Construction Management Energy Systems Construction Management Building Technologies
Identifiers
urn:nbn:se:kth:diva-334865 (URN)10.5334/bc.325 (DOI)001208128800002 ()2-s2.0-85163201325 (Scopus ID)
Note

QC 20230829

Available from: 2023-08-28 Created: 2023-08-28 Last updated: 2026-03-12Bibliographically approved

Open Access in DiVA

Kappa Zoé Barjot(1616 kB)214 downloads
File information
File name FULLTEXT01.pdfFile size 1616 kBChecksum SHA-512
03d2808f29c6810d670f998b10fc887cb7b333fcd12ba09e8cf06da549ea76124c09015961293e42eb967efdf3518c2def68cf5f1b47912fc77d3f8d9261b016
Type fulltextMimetype application/pdf

Authority records

Barjot, Zoé

Search in DiVA

By author/editor
Barjot, Zoé
By organisation
Sustainability Assessment and Management
Environmental Management

Search outside of DiVA

GoogleGoogle Scholar
Total: 215 downloads
The number of downloads is the sum of all downloads of full texts. It may include eg previous versions that are now no longer available

isbn
urn-nbn

Altmetric score

isbn
urn-nbn
Total: 788 hits
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf