In-use offices and ecological footprint : a calculation model to measure the effects of human occupation and behaviours on environmental sustainability

Once the environmental impact of buildings has been recognized, international and national standards have predominantly focused on the design and construction stages of buildings’ life cycle. However, buildings require the highest demand of resources particularly during their in-use stage. In the in-use phase of buildings’ life cycle, the contribution of users affects the results of the policies and strategies introduced. Thus, not building systems but users are the main responsible for environmental impact. In such context, office buildings are a relevant asset class, especially due to radical changes in how organisations and employees use them, triggered by the Covid-19 pandemic. With an increased flexibility in the way offices are utilized, it is essential to understand to what extent it is possible to reduce the actual impact of office buildings, and to leverage on users to direct organizational strategies towards sustainability principles. Therefore, the field of facility management is potentially a crucial contributor to the improvement of buildings’ environmental performance. Still, it needs appropriate supporting tools to measure not only building systems functioning but also users’ actions in order to support the development of more sustainable policies. While aiming to overcome the absence of effective tools in this scope, the present PhD research develops a model to measure the environmental impact of in-use office buildings and the effects of user occupation and behaviours. The development of the model was undertaken throughout three main research steps. A preliminary investigation step focused on analysing the facility management and sustainability fields, including previous works on the topic to point out benefits and limitations of existing approaches. Subsequently, a development step followed, based on an Participatory Action Research strategy, during which a theoretical framework for the model was elaborated and trialled through experiment calculations on nine case study buildings. This phase ended with a report of the results and a first benchmarking analysis, through which an improvement of the model was provided. Finally, a test step was employed to verify the effectiveness and reliability of the final model by examining the results of the calculation on a more complex case study building. Having identified Ecological Footprint as the most suitable indicator to highlight human effects in building environmental impact assessments, the present PhD investigation implements a model called Workplace Integrated Ecological Footprint Assessment (WIEFA), which advances the EF methodology and other common approaches in multiple ways. First, WIEFA includes all the impact sources defined relevant to measure the environmental impact of buildings in a single model. Second, WIEFA measure the effects of human behaviours by including the contribution of working in the office and working from home. Third, WIEFA is able to report the environmental impact to different stakeholders. Indeed, the involvement of stakeholders since the beginning of the project allows WIEFA to develop a synthetic sheet that includes charts and comments understandable and relevant to all stakeholders. Finally, WIEFA represents a framework for the dynamic measurement and management of in-use office buildings. Overcoming some limitations of previous EF applications in assessing environmental impact of buildings, the WIEFA model promises to be a strategic tool for managers, owners, and tenants who want to measure and report the environmental performance of office buildings. Moreover, it is well suited to become a communication tool that helps users to self-analyse their behaviour and become more aware of their impact on the environment. Eventually, the dissertation concludes by commenting on the main contributions of the research in the advancements of the discussion of a more sustainable facility management and, at whole, construction and real estate sector. Moreover, the conclusions point out the innovation and added value of the research in making more fluent and efficient the value chain of the sector. Finally, limitations of the research are reported as the future developments of the discussion. The potential of digital technology to put the basis for future developments of the tool is highlighted and, more in general, is discussed as an opportunity to drive facility management towards a sustainable future.

Una volta riconosciuto l'impatto ambientale degli edifici, le norme internazionali e nazionali si sono concentrate prevalentemente sulle fasi di progettazione e costruzione del ciclo di vita degli edifici. Tuttavia, gli edifici richiedono il maggior fabbisogno di risorse soprattutto nella fase di utilizzo. Nella fase d'uso del ciclo di vita degli edifici, il contributo degli utenti influisce sui risultati delle politiche e delle strategie introdotte. Pertanto, non sono i sistemi edilizi ma gli utenti i principali responsabili dell'impatto ambientale. In questo contesto, gli edifici adibiti a uffici sono una classe di beni rilevante, soprattutto a causa dei cambiamenti radicali nelle modalità di utilizzo da parte delle organizzazioni e dei dipendenti, innescati dalla pandemia Covid-19. Con una maggiore flessibilità nelle modalità di utilizzo degli uffici, è essenziale capire fino a che punto sia possibile ridurre l'impatto effettivo degli edifici per uffici e fare leva sugli utenti per orientare le strategie organizzative verso i principi della sostenibilità. Pertanto, il settore del facility management è potenzialmente un contributo cruciale al miglioramento delle prestazioni ambientali degli edifici. Tuttavia, necessita di strumenti di supporto adeguati per misurare non solo il funzionamento dei sistemi edilizi, ma anche le azioni degli utenti, al fine di sostenere lo sviluppo di politiche più sostenibili. Con l'obiettivo di superare l'assenza di strumenti efficaci in questo campo, la presente ricerca di dottorato sviluppa un modello per misurare l'impatto ambientale degli edifici per uffici in uso e gli effetti dell'occupazione e dei comportamenti degli utenti. Lo sviluppo del modello è stato intrapreso attraverso tre fasi principali di ricerca. Una fase di indagine preliminare si è concentrata sull'analisi dei settori del facility management e della sostenibilità, compresi i lavori precedenti sull'argomento per evidenziare vantaggi e limiti degli approcci esistenti. Successivamente, è seguita una fase di sviluppo, basata su una strategia di ricerca-azione partecipativa, durante la quale è stato elaborato un quadro teorico per il modello e sono stati effettuati calcoli sperimentali su nove edifici di studio. Questa fase si è conclusa con una relazione dei risultati e una prima analisi di benchmarking, attraverso la quale è stato fornito un miglioramento del modello. Infine, è stata impiegata una fase di test per verificare l'efficacia e l'affidabilità del modello finale, esaminando i risultati dei calcoli su un edificio di studio più complesso. Avendo identificato l'impronta ecologica come l'indicatore più adatto per evidenziare gli effetti antropici nelle valutazioni dell'impatto ambientale degli edifici, la presente ricerca di dottorato implementa un modello chiamato Workplace Integrated Ecological Footprint Assessment (WIEFA), che avanza la metodologia EF e altri approcci comuni sotto molteplici aspetti. In primo luogo, il WIEFA include in un unico modello tutte le fonti di impatto definite rilevanti per misurare l'impatto ambientale degli edifici. In secondo luogo, il WIEFA misura gli effetti dei comportamenti umani includendo il contributo del lavoro in ufficio e del lavoro da casa. In terzo luogo, il WIEFA è in grado di riferire l'impatto ambientale ai diversi stakeholder. Infatti, il coinvolgimento delle parti interessate fin dall'inizio del progetto consente a WIEFA di sviluppare una scheda sintetica che include grafici e commenti comprensibili e rilevanti per tutti gli stakeholder. Infine, WIEFA rappresenta un quadro di riferimento per la misurazione e la gestione dinamica degli edifici per uffici in uso. Superando alcuni limiti delle precedenti applicazioni dell'EF nella valutazione dell'impatto ambientale degli edifici, il modello WIEFA promette di essere uno strumento strategico per i gestori, i proprietari e gli affittuari che vogliono misurare e riferire le prestazioni ambientali degli edifici per uffici. Inoltre, è adatto a diventare uno strumento di comunicazione che aiuta gli utenti ad autoanalizzare il proprio comportamento e a diventare più consapevoli del proprio impatto sull'ambiente. Infine, la tesi si conclude commentando i principali contributi della ricerca all'avanzamento della discussione su un facility management più sostenibile e, in generale, sul settore edilizio e immobiliare. Inoltre, le conclusioni evidenziano l'innovazione e il valore aggiunto della ricerca nel rendere più fluida ed efficiente la catena del valore del settore. Infine, i limiti della ricerca sono riportati come sviluppi futuri della discussione. Viene evidenziato il potenziale della tecnologia digitale come base per gli sviluppi futuri dello strumento e, più in generale, viene discussa come opportunità per guidare il facility management verso un futuro sostenibile.