Title: Assessment of simplified life cycle assessment tools for early architectural design phases
Language: English
Authors: Kiely, Lise Mansfeldt 
Qualification level: Diploma
Advisor: Mahdavi, Ardeshir 
Assisting Advisor: Pont, Ulrich  
Issue Date: 2020
Citation: 
Kiely, L. M. (2020). Assessment of simplified life cycle assessment tools for early architectural design phases [Diploma Thesis, Technische Universität Wien]. reposiTUm. https://doi.org/10.34726/hss.2020.51765
Number of Pages: 114
Qualification level: Diploma
Abstract: 
Diese Masterarbeit befasst sich mit spezifischen Aspekten von Lebenszyklus- Analysen (Life Cycle Analysis – LCA) im Bereich der gebauten Umwelt. Im Detail werden Möglichkeiten identifiziert und qualifiziert, mit welchen „vereinfachte“ LCAs in frühen Planungsphasen implementiert werden können.In einem ersten Bearbeitungsschritt wurde eine umfassende Literaturrecherche vorgenommen, in welcher Bemühungen aus dem kommerziellen wie auch aus dem akademischen Rahmen identifiziert werden konnten. Im Rahmen von 4 Domänen (Zeit, Maßstab, Eingabedaten und Einfluss der Simplifizierung Impact) konnten 21 wichtige Parameter identifiziert werden, welche zu einer Vereinfachung beizutragen geeignet sind. Diese wurden im Rahmen einer Case Study untersucht, wobei der Einfluss auf eine vollwertige LCA-Studie analysiert wurde.Im Zuge dieser Bemühungen konnten einige Parameter identifiziert werden, die offenbar einen sehr starken Einfluss auf die Resultate der LCA haben. In einem nächsten Schritt wurden diese in drei unterschiedlichen Anwendungsfoci untersucht; Diese Foci waren (i) reine Materialbetrachtung, (ii) reine operative- Energiebetrachtung, sowie (iii) Kombination von Materialbetrachtung und operativer Energiebetrachtung. In Summe wurden 6 verschiedene Vereinfachungsmodelle mittels der Case Study getestet und im Zuge eines Vergleichs zu einer vollwertigen LCA betrachtet. Die Zielsetzung hierbei war zu verstehen, wie sich welche Vereinfachungsmethodik im Vergleich zur vollwertigen LCA hinsichtlich Aufwand und Ergebnisqualität verhält und darstellt.Zusammenfassend stellten sich die Life-Cycle Stages gemäß ISO 14040 (ISO 2006) A1-A3 (Material Extraktion und Produktion), B1-B5 (Bauwerkserhaltung) sowie B6 (operative Energie) als signifikant in der Domäne Zeit heraus; in der Domäne Maßstab waren es horizontale (Bauelemente wie Geschossdecken, Dächer) und vertikale Strukturen (Bauelemente wie Wände, Säulen), sowie Haustechnik; in der Domäne Eingabedaten stellte sich die Bedeutung von LCI (Life Cycle Inventories) und Zielwertangaben als wesentlicher Parameter im Sinne einer Vereinfachung heraus.Von den sechs im Detail untersuchten Modellen waren drei basierend auf generieren LCIs. Diese bilden damit sehr gut die Datenverfügbarkeit in frühen Planungsstadien ab. Interessanterweise zeigten diese Modelle einen größeren ökologischen Fußabdruck als später verwendbare Modelle, die spezifische LCA-Daten verwenden konnten. Die generischen Daten scheinen also mit einer „erhöhten“ Sicherheitsmarge zu arbeiten. Während dies aus einer Perspektive der „Sicherheit“ im Sinne von „auf der sicheren Seite sein“ verständlich und nachvollziehbar erscheint, generiert dies aber eine Reihe von Komplikationen in der Vergleichbarkeit mit späteren Modellen und letztlich in der Aussagekraft solcher Modelle.

This thesis seeks to identify and qualify simplified scenarios for life cycle analysis (LCA) within building science to support architectural design development in the early design phases.Through a literature study that comprised academic as well as commercial efforts within the field of simplified building LCA, 21 relevant simplification parameters within four different simplification domains – time, scale, input and impact – were identified. Each simplification parameter was applied individually to a case study to determine its relative contribution to a full LCA.The simplification parameters found to have the relatively most significant contribution to a full LCA were combined into simplification models under three different life cycle foci: 1. Building materials, 2. Operational energy and 3. the combination of building materials and operational energy. A total of six different simplification models were tested on the case study and validated by comparing them to a full LCA. The aim of this exercise was to determine, which simplification strategies provided the most convincing reflection of a full LCA, while taking into account the practical workflow of the LCA practitioner.The study found that life cycle stages as defined in ISO 14040 (ISO 2006) A1-A3 (material extraction and production), B1-B5 (maintenance of building materials) and B6 (operational energy) were of most significance in the time domain; horizontal structures (e.g. roofs, floors, ceiling) and vertical structures (e.g. columns, walls, facades) along with building services were found to be most important in the scale domain; and a life cycle inventory (LCI) consisting of generic data as well as the use of national target values for energy performance were found to have a significant potential as a simplification parameter within the input domain.Of the six simplification models, three models were based on generic LCI, reflecting the availability of data in the early design stages. These models generally showed a higher environmental impact than the same models with specific LCA, addressing the problem that generic building products typically have a more significant environmental impact than actual building products, thus significantly skewing the simplified results and complicating the promising case for simplified LCA.
Keywords: Vereinfachte Lebenszyklus-Analyse; architektonische Planungs- und Bauprozesse; Baumaterialien; ökologischer Fußabdruck; graue Energie
Simplified LCA; Architectural Design Process; Building materials; Environmental impact; Embodied energy
URI: https://doi.org/10.34726/hss.2020.51765
http://hdl.handle.net/20.500.12708/15016
DOI: 10.34726/hss.2020.51765
Library ID: AC15672634
Organisation: E259 - Institut für Architekturwissenschaften 
Publication Type: Thesis
Hochschulschrift
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