El diseño de fachadas aborda el cambio climático

Aspectos funcionales de las fachadas y el papel del carbono incorporado

por Václav Hasik, Administrador de datos en Construyendo Transparencia

Desde el comienzo de las civilizaciones humanas, los edificios y sus fachadas han tenido tres funciones principales: resguardarse de los elementos, brindar luz natural y vistas, y ofrecer una estética impactante. El rendimiento de la eficiencia energética también es una consideración clave, y la crisis del petróleo de la década de 1970 nos ayudó a acelerar la innovación energética operativa de los edificios. Ese impulso se ha trasladado a la actual crisis climática a medida que la industria de la construcción aborda un elemento relativamente nuevo, pero igualmente importante, en la lucha contra el cambio climático: el carbono incorporado: las emisiones de carbono de la fabricación, el transporte, la instalación, el reemplazo y el final del producto. -disposición de vida.

Hoy en día, tenemos la capacidad de diseñar edificios con cero emisiones netas de carbono desde una perspectiva operativa, pero la forma en que fabricamos la mayoría de los productos no se ha vuelto menos intensiva en carbono. De hecho, Bill Gates señaló recientemente la importante huella de carbono de los materiales como cemento, metales, productos químicos y plásticos. Si bien muchos de estos materiales se utilizan principalmente en la estructura de un edificio, el uso de hormigón prefabricado, unidades de mampostería de hormigón, revestimientos de aluminio y metal, aislamientos de espuma y otros materiales de revestimiento también pueden contribuir al carbono incorporado de un edificio debido a la energía intensiva. procesos de fabricación, emisiones directas de procesos químicos o liberaciones directas de sustancias como los agentes espumantes.

Figura 1: Huella de carbono de la fabricación del producto. (Imagen publicada en revista fortuna.)

Tenemos la oportunidad de almacenar carbono en los edificios mediante el uso de materiales de base biológica como madera, paja, cáñamo u otros materiales secuestrantes de carbono dentro de los elementos de la pared y el techo. Estos productos eliminan el CO2 de la atmósfera durante el crecimiento del árbol o cultivo de materia prima y esencialmente lo almacenan en el edificio durante la vida útil de los productos.

Además de ser valorada desde una perspectiva económica y de seguridad, la durabilidad es otro criterio de desempeño que tiene un impacto positivo en el carbono incorporado. Cuanto más duran los materiales de la envoltura, menos a menudo necesitan ser reemplazados o reparados, lo que reduce el exceso de procesamiento o fabricación. Por ejemplo, un estudio encontró que si bien los marcos de ventanas de aluminio consumen más energía para su fabricación, su mantenimiento, durabilidad y reciclabilidad tienen el potencial de convertirlos en la opción de menor huella de carbono en comparación con los marcos de madera y PVC en un ciclo de vida completo.

Impacto de carbono incorporado de los sistemas de fachada

Algunos materiales fomentan una menor huella de carbono por la naturaleza de su proceso de fabricación o porque los fabricantes han invertido en mejoras. Una forma de averiguar la huella de carbono incorporada de un producto es mirar las Declaraciones Ambientales de Producto (EPD) verificadas por terceros de los fabricantes. Más fabricantes están adoptando la práctica de proporcionar EPD y ahora hay mejores herramientas para ayudarlo a encontrarlos. por ejemplo, el herramienta EC3 permite a los usuarios buscar y comparar EPD digitalizados de todo el mundo, de forma gratuita. EC3 también tiene como objetivo incentivar las mejoras en toda la cadena de suministro al trabajar con las industrias para identificar incertidumbres en el abastecimiento de materias primas, así como en sus procesos de fabricación, abogando por la transparencia colectiva en la contabilidad del carbono.

Figura 2: Comparación del carbono incorporado inicial de los productos utilizando EC3.

Los propietarios, arquitectos y contratistas también pueden realizar un seguimiento de la huella de carbono total incorporada de los proyectos utilizando el planificador de edificios EC3, que permite a los usuarios vincular las cantidades de materiales con las EPD en la base de datos. Los resultados del proyecto se pueden analizar a través de diagramas de Sankey (consulte la Figura 3) o gráficos de barras y también se pueden exportar en formato de hoja de cálculo para informar a las organizaciones de certificación. El socio piloto de EC3, Perkins&Will, utilizó recientemente esta característica para comprender la huella de carbono de la Universidad de Western Washington. Salón Kaiser Borsari así como un Proyecto de Vivienda para Estudiantes de Posgrado. Ambos proyectos tienen una estructura de madera maciza que da como resultado un menor carbono incorporado total, pero también destaca el impacto significativo del vidrio y el aluminio en el muro cortina. El equipo de Perkins&Will usó datos de EPD específicos del producto de EC3 para informar la selección de productos y refinar el diseño del sobre.

Figura 3: Diagrama de Sankey de carbono incorporado de etapa de producto de EC3. (Imagen cortesía de Perkins&Will)

Para hacer comparaciones entre ensamblajes, los diseñadores pueden utilizar herramientas de evaluación del ciclo de vida del edificio (WBLCA) como Cuenta, o herramientas centradas en la fachada como Caleidoscopio. Estas herramientas se basan en modelos LCA que representan la fabricación típica y cubren todo el ciclo de vida desde la fabricación hasta el uso y el final de la vida útil. Los arquitectos a veces usan estas herramientas para realizar análisis comparativos básicos de ensamblajes de paredes antes de que se conozca el fabricante de cualquier material en particular. Por ejemplo, LMN Arquitectos estudió cinco sistemas de fachada diferentes que la empresa usó habitualmente en proyectos y encontró una diferencia de hasta 581 TP2T en la huella de carbono entre los sistemas de paredes de concreto prefabricado y ladrillo delgado sobre montantes metálicos.

Figura 4: Comparación de la huella de carbono de cinco sistemas de paredes de ladrillo. (Imagen cortesía de LMN Architects, publicada anteriormente en EdificioVerde.)

Estado de los datos para productos de fachada

EC3 tiene casi 1300 EPD relacionadas con los sistemas de fachada actualmente en su base de datos, que abarcan categorías como mampostería, revestimiento, protección térmica y contra la humedad, aberturas y otras. Algunas de estas categorías actualmente solo son visibles para los socios piloto debido a que las categorías necesitan algunas mejoras, incluida la definición de las unidades declaradas correctas, la agrupación de productos funcionalmente equivalentes y la mejora de los filtros de búsqueda; sin embargo, están en proceso de preparación para su publicación.

Es prudente que también mejoremos las EPD y las reglas de categoría de producto para el desarrollo de las propias EPD. Es relativamente simple alinear el alcance y los requisitos de informes para materiales homogéneos como el acero y el hormigón, pero como las fachadas pueden consistir en ensamblajes de múltiples capas y materiales, utilizar el ecosistema EPD actual de manera efectiva y asegurarse de que los fabricantes estén en igualdad de condiciones es desafiante.

Compensaciones entre el carbono incorporado y el operativo

Cuando observamos edificios superaislados que aspiran a lograr los más altos elogios de eficiencia energética, a menudo encontramos ventanas de triple panel, aislamientos de espuma y otras tecnologías de alta ingeniería. Sin embargo, más material y paneles no siempre son mejores desde la perspectiva del carbono, ya que puede haber una compensación entre los impactos de fabricación y el cambio incremental en la eficiencia operativa. Ha habido estudios que encontraron compensaciones en el número de cristales de ventana y proporciones de ventana a pared cuando se trata de huellas de carbono operativas y incorporadas. Por supuesto, tales compensaciones dependen de la ubicación del edificio y de la fuente de energía operativa para el edificio, así como de la eficiencia de fabricación de productos de construcción específicos. Sin embargo, los estudios revelan que es valioso realizar análisis de energía operativa y de carbono incorporado simultáneamente. Herramientas de modelado como el Ensenada.Herramienta reconozcan este valor e integren los datos de carbono incorporado de EC3 en sus análisis de modelado de energía.

Conclusión

Existe una creciente conciencia e interés en comprender la huella de carbono de la fabricación de materiales, lo que abre las puertas a nuevas oportunidades en el diseño de fachadas y la innovación en la fabricación. Todavía necesitamos más datos, mejores métodos de contabilidad y una integración más fluida con las herramientas de diseño para abordar completamente las complejidades de las implicaciones de las emisiones de carbono de las fachadas. Sin embargo, hay pasos y decisiones que podemos tomar hoy para ayudar a combatir el cambio climático: cuantificar tanto el carbono operativo como el incorporado de varias opciones de fachada, solicitar a los fabricantes las EPD, usar materiales más naturales o con bajo contenido de carbono y diseñar para la durabilidad, la reutilización, y reciclabilidad.