Building life cycle assessment for decarbonisation in BREEAM and LEED certifications : application on a data centre

Climate change and global warming are two of the most pressing issues of the last century. Since 2015, 197 Parties have signed the Paris Agreement, accepting the commitment to reduce their greenhouse gas emissions to keep the increase of the Earth's surface temperature well below 2°C, preferably at 1.5°C, compared to pre-industrial levels. However, the latest scientific reports have shown that the implemented efforts have been unsuccessful and in 2018 the record peak of CO2 emissions was reached. Within this framework, the construction sector plays a fundamental role, as it is responsible for about 39% of global emissions. In the light of these data, building in a sustainable way is now a necessity. To meet the demand for buildings with less impact on the environment, Green Building Rating Systems have spread since the 1990s, including BREEAM and LEED certifications. At European level, in 2018 Level(s) – a sustainability framework for residential buildings and offices – was born. However, applying qualitative practices is no longer enough. It is necessary to quantify the potential environmental impacts of a building before constructing it, to improve its performance in the early stages of design. Life Cycle Assessment – known by the acronym LCA – is a method standardized by EN ISO 14040 that allows the evaluation of the potential impacts associated with a product and can also be applied to a building. The voluntary application of this method is included within BREEAM, LEED and Level(s). The purpose of this report is to analyse the main differences between the goal and scope of the three different LCAs and the resulting differences in terms of carbon emissions. After a meticulous analysis of the guidelines and a theoretical comparison, using OneClick LCA software, an LCA with scope according to LEED and two with different scopes according to BREEAM have been conducted for a data centre located in the northern part of Italy. Results have shown that LCA in BREEAM can be very variable in scope and may therefore not be representative of the real impact of buildings on climate change. Moreover, no minimum standard or benchmark is given, and points are achieved no matter what the environmental performance of the building, because the aim of the credit is to reward the commitment of the project team in developing an LCA. On the other hand, pursuing the LEED credit involving the LCA encourages professionals to improve the building environmental performance with respect to a baseline and, even though the scope could be extended, the addressed elements of the building fabric are among the most impacting and representative. Final remarks concern the integration between BIM modelling and LCA. BIM models have now become fundamental for building design and can contain a large number of information that is also useful for an LCA. With the development of this project, it was observed that, however, if the BIM model is not set up to obtain all the information necessary to develop an LCA, data collection becomes an onerous process. It is suggested that buildings should always be modelled with the aim of helping designers to quantify the construction materials used without errors, to speed up the procedure for gathering the necessary information for the assessment. In the light of this, models should not be more complex nor detailed in the drawing, but complete in terms of information.

Il cambiamento climatico e il riscaldamento globale sono due delle questioni più urgenti del nostro secolo. Dal 2015, 197 Paesi hanno firmato l’Accordo di Parigi, accettando l’impegno di ridurre le proprie emissioni di gas serra per mantenere l’innalzamento della temperatura della superficie terrestre sotto i 2°C, preferibilmente a 1.5°C, rispetto ai livelli preindustriali. Gli ultimi rapporti scientifici hanno però dimostrato che gli sforzi attuati sono stati fallimentari e nel 2018 è stato raggiunto il picco record di emissioni di CO2. All’interno di questo quadro, il settore delle costruzioni gioca un ruolo fondamentale, in quanto responsabile di circa il 39% delle emissioni globali. Alla luce di questi dati è evidente che costruire in modo sostenibile sia ormai una necessità. Per rispondere alla domanda di edifici meno impattanti sull’ambiente, a partire dagli anni Novanta si sono diffusi metodi di valutazione e certificazione degli edifici sostenibili, tra cui le certificazioni BREEAM e LEED. A livello Europeo nel 2018 è nato Level(s), uno schema di valutazione della sostenibilità per edifici residenziali e uffici. Applicare però pratiche qualitative non è più sufficiente: è necessario poter quantificare le emissioni di un edificio prima della sua costruzione per valutare il suo potenziale impatto ambientale e poter intervenire nella fase di progettazione. Il Life Cycle Assessment, (letteralmente valutazione del ciclo di vita), noto con l’acronimo LCA, è un metodo standardizzato secondo EN ISO 14040 che permette di valutare i potenziali impatti associati ad un prodotto e può essere applicato anche ad un edificio. L’applicazione volontaria di questo metodo viene inclusa all’interno di BREEAM, LEED e Level(s). Lo scopo di questo report è quello di analizzare le principali differenze tra l’obiettivo e l’ambito di studio dei tre diversi LCA e le conseguenti differenze in termini di emissioni di carbonio. Dopo un'analisi meticolosa delle linee guida e un confronto teorico, un LCA con ambito di applicazione conforme con LEED e due conformi con BREEAM sono stati sviluppati per un data center situato nel Nord Italia con l’uso di OneClick LCA. I risultati hanno mostrato che l’LCA in BREEAM può essere molto variabile nell’ambito di applicazione e può quindi non essere rappresentativo del reale impatto sul cambiamento climatico degli edifici. Inoltre, non viene dato alcuno standard minimo da rispettare, e i punti del credito vengono guadagnati indipendentemente dalle prestazioni ambientali dell'edificio, perché lo scopo è quello di premiare l'impegno del team di progettazione nello sviluppo di un LCA. Dall’altro lato invece, perseguire il credito LEED che coinvolge l’LCA incoraggia i professionisti a migliorare le prestazioni ambientali dell'edificio rispetto a un edificio di riferimento e, anche se l'ambito di applicazione potrebbe essere esteso, gli elementi inclusi nell’analisi sono tra i più impattanti e rappresentativi. Un'ultima osservazione riguarda l'integrazione tra modellazione BIM e LCA. I modelli BIM sono ormai diventati fondamentali per la progettazione degli edifici e possono contenere un gran numero di informazioni utili anche per un LCA. Con lo sviluppo di questo progetto, è stato osservato che, tuttavia, se il modello BIM non è impostato per ottenere tutte le informazioni necessarie per sviluppare un LCA, la raccolta dei dati diventa un processo oneroso. Si suggerisce che gli edifici siano sempre modellati con l'obiettivo di aiutare i progettisti a quantificare i materiali da costruzione utilizzati senza errori, per accelerare la procedura di raccolta delle informazioni necessarie alla valutazione. Alla luce di ciò, i modelli non dovrebbero essere più complessi né dettagliati nel disegno, ma completi in termini di informazioni.