Ανάπτυξη λογισμικού για τον υπολογισμό του ανθρακικού αποτυπώματος κτηρίων και της ενσωματωμένης ενέργειας τους με βάση τα υλικά κατασκευής τους

Abstract

Η παρούσα διπλωματική εργασία εστιάζει στο αντικείμενο της εκτίμησης του ανθρακικού αποτυπώματος και της συνολικής ενσωματωμένης ενέργειας κτηριακών κατασκευών με βάση ολόκληρο των κύκλο ζωής των δομικών υλικών που χρησιμοποιούνται για την κατασκευή του εκάστοτε κτηρίου. Αυτό επετεύχθη με την ανάπτυξη λογισμικού εργαλείου το οποίο βασίζεται στο περιβάλλον του Microsoft Excel και υπολογίζει το ανθρακικό αποτύπωμα και τη συνολική ενσωματωμένη ενέργεια τόσο ολόκληρου του κτηρίου, όσο και των διαφορετικών δομικών στοιχείων από τα οποία αποτελείται, βοηθώντας, με τον τρόπο αυτό, στην επιλογή του συνδυασμού δομικών υλικών που επιφέρει τις λιγότερες περιβαλλοντικές επιπτώσεις, για νέες κατασκευές, αλλά και στην αξιολόγηση υφιστάμενων. Για την επίτευξη αυτού του σκοπού, χρειάστηκε μία πολύπλευρη προσέγγιση του ζητήματος από διάφορες σκοπιές. Συγκεκριμένα, η εργασία αυτή διαρθρώνεται ως εξής: Καταρχήν, εισάγει τον αναγνώστη στην αναγκαιότητα του περιβαλλοντικού σχεδιασμού των κτηρίων τη σημερινή εποχή, έπειτα, αποτυπώνεται η υφιστάμενη κατάσταση που επικρατεί στον κτηριακό τομέα παγκόσμια. Στην συνέχεια παρουσιάζονται τα δομικά υλικά από τα οποία αποτελείται ένα κτήριο και τα οποία παίζουν μεγάλο ρόλο στις περιβαλλοντικές επιπτώσεις που οφείλονται στην κατασκευή ενός κτηρίου. Ακολουθεί η παρουσίαση, η σύγκριση και η αξιολόγηση των σημαντικότερων εργαλείων περιβαλλοντικής διαχείρισης, ενώ επεξηγείται η μεθοδολογία που χρησιμοποιούν τα διάφορα εργαλεία και πιο αναλυτικά, η Ανάλυση Κύκλου Ζωής (ΑΚΖ), την οποία χρησιμοποιεί και το εργαλείο που αναπτύχθηκε. Έπειτα πραγματοποιείται η ανάπτυξη του λογισμικού εργαλείου, με την ανάλυση των βάσεων δεδομένων που χρησιμοποιήθηκαν, των εκάστοτε παραδοχών, αλλά και του οδηγού χρήσης. Στη μελέτη του αποτυπώματος CO2 συμπεριλαμβάνονται και οι μετακινήσεις των προϊόντων προς τον χώρο του εργοταξίου. Γίνεται εφαρμογή του εργαλείου τόσο για την αξιολόγηση του ανθρακικού αποτυπώματος και της ενσωματωμένης ενέργειας της πρόσφατης ανακαίνισης ξενοδοχειακής μονάδας, όσο και για την κριτική και αξιολόγηση του εργαλείου που αναπτύχθηκε. Τέλος, από τα συμπεράσματα γίνεται σαφής η πολυπλοκότητα του ζητήματος, η αξία της προσπάθειας προσέγγισης του, αλλά και η σημασία της φάσης της κατασκευής του κτηρίου στον κύκλο της ζωής του, η οποία έχει αμεληθεί να ερευνηθεί σε βάθος.

This thesis focus on estimating the carbon footprint and the embodied energy of building constructions, based on the entire life cycle of the building materials, used for the construction of each building. This was achieved with the development of a software tool, using Microsoft Excel, which calculates the carbon footprint and the embodied energy of a building as a whole but also for the different components that consist the building. Thus, the tool helps us to choose the most efficient combination of building materials that lead to the least harmful environmental impacts of new buildings, and also to evaluate the environmental hazards of existing buildings. To achieve our goal, it took a multifaceted approach to the issue from different perspectives. Specifically, this thesis is structured as follows: Firstly, it introduces the reader to the necessity of the environmental design of the buildings in our time and then reflects the current situation in the building sector worldwide. After that, there is a presentation of different building materials, which play a large role in the environmental impacts of a building construction. Then, it follows the presentation, the comparison and the evaluation of important environmental management tools and is explained the methodology that such tools use, focusing on the Life Cycle Assessment (LCA), which is also used by the tool developed for this thesis. To continue, there is the development of the software tool, with the analysis of the data bases used, the relevant assumptions which were made and the presentation of the user guide of the tool. The CO2 footprint study, also includes the transport of the products from the place where are produced to the construction site. Then, the tool is applied for a hotel unit, in order to calculate the carbon footprint and the embodied energy of a recent renovation of it, and in addition to criticize and evaluate the tool which was developed. Finally, the conclusions show clearly the complexity and the value of approaching the subject, but also the importance of the construction of the building in its life cycle, which has neglected to be investigated in depth.