Managing the delivery and commissioning of nearly zero-energy building projects

Abstract

EU has set ambitious goals to reduce CO2 emissions in the future. As a part of these goals, according to the two directives (EPBD and RES), all new buildings have to be nZEB buildings after the year 2020. Renewable on-site energy and high energy efficiency are distinctive measures for the nZEB definition. In the northern climate zone, the technical features to achieve those two goals are thick insulation, air-tight envelope, state-of-the-art building services, and renewable energy management systems such as solar PV-panels and ground source heating. The dissertation investigates the risks and challenges related to the fast paced transition period to the nZEB directives. In addition, solutions and counter-measures to the discovered challenges and risks are suggested. Four types of research methods were used in the study. Literature review was the source of inductive reasoning yielding many of the results. Background study on renewable energy prices was also conducted using price data gathering via Internet and phone. Finally, the major part of the findings yielded from four interviews and two expert brainstorming workshops. In the context of the study, ground source heating, wood chip heating, and biogas energy had lower life-cycle costs than a traditional district heating and grid electricity combination. The price of renewable energy and nZEB technology is a major issue, but the life-cycle cost of the nZEB buildings to be built in the 2020s and 2030s will most probably be determined through quality factors. In those projects the main concern of the experts was the management of quality. At the moment the competence level of designers, constructors, and owners was considered insufficient to cope with the transition. Training, lobbying, and official designer competence requirement are offered as part of the solution. Modern project delivery systems enhancing collaboration, such as CM At-Risk and Integrated Project Delivery, and procurement options, such as Competitive Dialogue and Competitive Negotiated Procedure, were found to be highly compatible with nZEB technology. Compared to the traditional project delivery and contracting efforts, more experts are attached to the project from its early stages and throughout the project with the modern procedures. Commissioning quality assurance was found as a useful asset to nZEB project management. Additionally, a commissioning process with specific nZEB alterations was developed in the study.

EU on asettanut tulevaisuuteen kunnianhimoiset päästövähennystavoitteet. Osana tavoitteita on luotu EPBD ja RES direktiivit, joiden mukaan kaikkien uusien rakennusten tulee olla lähes nollaenergiarakennuksia (nZEB) vuoden 2020 jälkeen. Korkea energiatehokkuus ja tontilla tuotettu uusiutuva energia ovat nZEB määritelmän ydin asiat. Tekniset ratkaisut, joilla nuo tavoitteet saavutetaan pohjoisessa ilmastossa, ovat: tehokas eristys, ilmatiivis vaippa, moderni talotekniikka ja uusiutuvat energiahuoltoratkaisut, kuten PV-paneelit ja maalämpö. Väitöskirjassa etsitään riskejä ja haasteita liittyen nopeatempoiseen siirtymään nZEB rakentamisen aikakaudelle. Tämän lisäksi, löydettyihin haasteisiin ja riskeihin on etsitty vastauksia ja hallintamenetelmiä. Tutkimuksessa hyödynnettiin neljää eri tutkimusmenetelmää. Induktiivinen päättely kirjallisuustutkimuksen kautta tuotti monia tuloksia. Taustatutkimus uusiutuvien energiamuotojen hintatilanteesta tehtiin Internetin ja puhelimen välityksellä. Neljä haastattelua ja kaksi aivoriihi-tyyppistä asiantuntijatyöpajaa tuottivat kuitenkin suurimman osan tuloksista. Tutkimuksen parametreilla maalämpö, puulämmitys ja biokaasuenergia voittivat tavanomaisen kaukolämmön ja verkkosähkön yhdistelmän hintavertailussa. Uusiutuvan energian ja nZEB teknologian hinta on tärkeä aihe, mutta elinkaarikustannukset 2020- ja 2030-luvuilla rakennettavissa nZEB rakennuksissa tulevat todennäköisesti määräytymään pääosin laatutekijöiden kautta. Laadun varmistaminen ja ohjaaminen oli asiantuntijoiden suurin huolenaihe nZEB muutoksessa. Suunnittelijoiden, rakennuttajien ja tilaajien taidot ja tiedot nähtiin liian alhaiseksi nZEB asioissa muutoksen sulavaan läpiviemiseen. Koulutus, lobbaus ja virallinen pätevyysvaatimus suunnittelijoille, ovat tarjotun ratkaisun elementtejä. Modernit yhteistyötä tukevat hankemuodot, kuten projektinjohtourakointi ja allianssimalli, sekä hankintamallit, kuten kilpailullinen neuvottelumenettely todettiin hyvin yhteensopiviksi nZEB teknologian kanssa. Verrattuna tavanomaisiin menetelmiin, moderneilla toimintamalleilla saadaan useampi asiantuntija mukaan projektitiimiin projektin alussa ja sen aikana. Commissioning laadunvarmistus havaittiin hyödylliseksi työkaluksi osana nZEB projektien johtamista. Lisäksi tutkimuksessa tehtiin tavanomaiseen commissioning prosessiin joukko nZEB-lisäyksiä.