Set 1, 2021

Affrontare il cambiamento climatico attraverso la progettazione di facciate

Aspetti funzionali delle facciate e ruolo del carbonio incorporato

di Vaclav Hasik, Data Manager presso Trasparenza dell'edificio

Vaclav Hasik

Fin dall'inizio delle civiltà umane, gli edifici e le loro facciate hanno avuto tre funzioni principali: ripararsi dagli elementi, fornire luce del giorno e panorami e offrire un'estetica sorprendente. Anche l'efficienza energetica è una considerazione chiave e la crisi petrolifera degli anni '70 ci ha aiutato ad accelerare l'innovazione energetica operativa degli edifici. Questo slancio si è trasferito nell'attuale crisi climatica poiché l'industria edile affronta un elemento relativamente nuovo, ma altrettanto importante, nella lotta contro il cambiamento climatico: il carbonio incorporato: le emissioni di carbonio derivanti dalla produzione, dal trasporto, dall'installazione, dalla sostituzione e dalla fine del prodotto. -smaltimento della vita.

Oggi abbiamo la capacità di progettare edifici a zero emissioni di carbonio da una prospettiva operativa, ma il modo in cui produciamo la maggior parte dei prodotti non è diventato meno ad alta intensità di carbonio. In effetti, Bill Gates ha recentemente sottolineato il significativo impronta di carbonio dei materiali come cemento, metalli, prodotti chimici e plastica. Sebbene molti di questi materiali siano utilizzati principalmente nella struttura di un edificio, l'uso di calcestruzzo prefabbricato, unità di muratura in calcestruzzo, rivestimenti in alluminio e metallo, isolanti in schiuma e altri materiali di rivestimento può anche contribuire al carbonio incorporato in un edificio a causa dell'elevata intensità energetica processi produttivi, emissioni dirette da processi chimici o rilasci diretti di sostanze come agenti espandenti.

Figura 1: Impronta di carbonio della fabbricazione del prodotto. (Immagine pubblicata in Rivista di fortuna.)

Abbiamo l'opportunità di immagazzinare carbonio negli edifici utilizzando materiali a base biologica come legno, paglia, canapa o altri materiali che sequestrano il carbonio all'interno degli elementi delle pareti e del tetto. Questi prodotti rimuovono la CO2 dall'atmosfera durante la crescita dell'albero o del raccolto di materie prime e la immagazzinano essenzialmente nell'edificio per tutta la vita dei prodotti.

Oltre ad essere valutata dal punto di vista della sicurezza e dell'economia, la durata è un altro criterio di prestazione che ha un impatto positivo sul carbonio incorporato. Più a lungo durano i materiali dell'involucro, meno spesso devono essere sostituiti o riparati, riducendo la lavorazione o la produzione in eccesso. Per esempio, uno studio trovato che mentre i telai delle finestre in alluminio sono più energivori da produrre, la loro manutenzione, durata e riciclabilità hanno il potenziale per renderli l'opzione a più bassa impronta di carbonio rispetto ai telai in legno e PVC su una base di ciclo di vita completo.

Impatto del carbonio incorporato nei sistemi di facciata

Alcuni materiali favoriscono una minore impronta di carbonio per la natura del loro processo di produzione o perché i produttori hanno investito in miglioramenti. Un modo per scoprire l'impronta di carbonio incorporata in un prodotto è esaminare le dichiarazioni ambientali di prodotto (EPD) verificate da terzi dei produttori. Sempre più produttori stanno adottando la pratica di fornire EPD e ora ci sono strumenti migliori per aiutarti a trovarli. Ad esempio, il Strumento EC3 consente agli utenti di cercare e confrontare EPD digitalizzati da tutto il mondo, gratuitamente. L'EC3 mira anche a incentivare i miglioramenti in tutte le catene di approvvigionamento, collaborando con le industrie per identificare le incertezze nell'approvvigionamento di materie prime e nei loro processi di produzione, sostenendo la trasparenza collettiva nella contabilità del carbonio.

 

Figura 2: Confronto del carbonio incorporato iniziale dei prodotti utilizzando EC3.

Proprietari, architetti e appaltatori possono anche tenere traccia dell'impronta di carbonio complessiva dei progetti utilizzando il pianificatore di edifici EC3, che consente agli utenti di collegare le quantità di materiale alle EPD nel database. I risultati del progetto possono essere analizzati tramite diagrammi Sankey (vedi Figura 3) o grafici a barre e possono anche essere esportati in formato foglio di calcolo per la segnalazione alle organizzazioni di certificazione. Il partner pilota EC3 Perkins&Will ha recentemente utilizzato questa funzione per comprendere l'impronta di carbonio della Western Washington University Sala Kaiser Borsari così come un progetto di alloggio per studenti laureati. Entrambi i progetti hanno una struttura in legno massiccio che si traduce in una minore quantità di carbonio incorporato, ma evidenzia anche l'impatto significativo del vetro e dell'alluminio nella facciata continua. Il team di Perkins&Will ha utilizzato i dati EPD specifici del prodotto da EC3 per informare la selezione del prodotto e perfezionare il design dell'involucro.

Figura 3: diagramma di Sankey del carbonio incorporato nella fase del prodotto da EC3. (Immagine per gentile concessione di Perkins&Will)

Per effettuare confronti tra gli assiemi, i progettisti possono avvalersi di strumenti di Building Life Cycle Assessment (WBLCA) come Tally, o strumenti incentrati sulla facciata come Caleidoscopio. Questi strumenti attingono a modelli LCA che rappresentano la produzione tipica e coprono l'intero ciclo di vita dalla produzione all'uso e alla fine del ciclo di vita. Gli architetti a volte utilizzano questi strumenti per condurre analisi comparative di base degli assemblaggi di pareti prima che si conosca un particolare produttore di materiali. Ad esempio, LMN Architects studiato cinque diversi sistemi di facciata che l'azienda utilizzava abitualmente sui progetti e trovava una differenza fino a 58% nell'impronta di carbonio tra calcestruzzo prefabbricato e mattoni sottili su sistemi di pareti con montanti metallici.

Figura 4: Confronto dell'impronta di carbonio di cinque sistemi di pareti in mattoni. (Immagine per gentile concessione di LMN Architects, precedentemente pubblicata su CostruireGreen.)

Stato dei dati per i prodotti per facciate

EC3 ha quasi 1.300 EPD relativi ai sistemi di facciata attualmente nel suo database, che abbracciano categorie come muratura, rivestimento, protezione termica e dall'umidità, aperture e altro. Alcune di queste categorie sono attualmente visibili solo ai partner pilota a causa delle categorie che necessitano di alcuni miglioramenti, inclusa la definizione delle unità dichiarate corrette, il raggruppamento di prodotti funzionalmente equivalenti e il miglioramento dei filtri di ricerca; tuttavia, sono in fase di preparazione per il rilascio pubblico.

È prudente migliorare anche le EPD e le regole di categoria di prodotto per lo sviluppo delle stesse EPD. È relativamente semplice allineare l'ambito e i requisiti di rendicontazione per materiali omogenei come acciaio e cemento, ma poiché le facciate possono essere costituite da assemblaggi multistrato e multimateriale, è necessario utilizzare in modo efficace l'attuale ecosistema EPD e assicurarsi che i produttori siano messi in condizioni di parità stimolante.

Compromessi tra carbonio incorporato e operativo

Quando guardiamo agli edifici super-isolati che mirano a ottenere i più alti riconoscimenti di efficienza energetica, spesso troviamo finestre a triplo vetro, isolamenti in schiuma e altre tecnologie altamente ingegnerizzate. Tuttavia, più materiale e lastre non sono sempre migliori dal punto di vista del carbonio, poiché può esserci un compromesso tra gli impatti sulla produzione e il cambiamento incrementale nell'efficienza operativa. Ci sono stati studi che hanno trovato dei compromessi nel numero di vetri della finestra e rapporti finestra-parete quando si tratta di impronte di carbonio operative e incarnate. Naturalmente, tali compromessi dipendono dall'ubicazione dell'edificio e dalla fonte di energia operativa per l'edificio, nonché dall'efficienza di fabbricazione di prodotti specifici per l'edilizia. Tuttavia, gli studi rivelano che è utile condurre simultaneamente analisi dell'energia operativa e del carbonio incorporato. Strumenti di modellazione come il Cove.Tool riconoscere questo valore e integrare i dati sul carbonio incorporati dall'EC3 nelle loro analisi di modelli energetici.

Conclusione

C'è una crescente consapevolezza e interesse nella comprensione dell'impronta di carbonio della produzione di materiali, aprendo le porte a nuove opportunità nella progettazione di facciate e nell'innovazione produttiva. Abbiamo ancora bisogno di più dati, metodi contabili migliori e un'integrazione più fluida con gli strumenti di progettazione per affrontare appieno le complessità delle implicazioni sulle emissioni di carbonio delle facciate. Tuttavia, ci sono passi e decisioni che possiamo prendere oggi per aiutare a combattere il cambiamento climatico: quantificare sia il carbonio operativo che incorporato di varie opzioni di facciata, chiedere ai produttori di EPD, utilizzare materiali più naturali o a basso tenore di carbonio e progettare per durabilità, riutilizzabilità, e riciclabilità.

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