How Does the Construction of a Residential Area Contribute to Climate Change? - Timing Reveals New Perspectives to Climate Change Mitigation

Thumbnail Image

Files

isbn9789526059525.pdf (2.28 MB)

URL

Journal Title

Journal ISSN

Volume Title

School of Engineering | Doctoral thesis (article-based) | Defence date: 2014-12-05
Checking the digitized thesis and permission for publishing
Instructions for the author
Unless otherwise stated, all rights belong to the author. You may download, display and print this publication for Your own personal use. Commercial use is prohibited.

Authors

Date

2014

Department

Maankäyttötieteiden laitos
Department of Real Estate, Planning and Geoinformatics

Major/Subject

Mcode

Degree programme

Language

en

Pages

55 + app. 51

Series

Aalto University publication series DOCTORAL DISSERTATIONS, 180/2014

Abstract

Climate change, driven by greenhouse gas (GHG) emissions, is considered to be one of the most severe threats to the mankind in the future. Consequently, various institutions have set climate change mitigation targets that require substantial GHG reductions throughout all industries. The real estate and construction sector is responsible for a significant share of the global GHG emissions and therefore is expected to contribute remarkably to climate change mitigation targets. The use phase emissions had been considered to dominate the building life cycle emissions until the modern energy-efficient housing types emerged. Since then, relative shares of construction and use phase emissions have changed and the construction phase actually seems to dominate the life cycle emissions of the modern housing types. The early timing of the construction phase emissions in a building life cycle raises their harmfulness. Yet, construction of new residential areas is expected to contribute positively to climate change mitigation due to improved energy efficiency that rapidly negates the construction phase emissions. The dissertation argues that the contribution of a residential area construction to climate change is wider than what the common belief is. The studies employ hybrid LCA models that are used in assessing construction and use phase GHG emissions. The analyses include a temporal perspective, which highlights the relevance of construction phase emissions i.e. a carbon spike occurring early compared to the use phase emissions emitted in the distant future. The main argument of the dissertation is that the construction phase carbon spike is likely to turn the new residential areas' expected benefits from high energy-efficiency into undesired acceleration of climate change. This is due to significant construction phase emissions remaining in the atmosphere for a long time and increasing the atmosphere's GHG concentration for several decades. Additionally, use phase emissions occurring in the distant future contain significant uncertainties that might reduce the anticipated benefits of new energy-efficient housing. The dissertation suggests that energy renovations of the current building stock should be favoured instead of new construction projects whenever possible. Thus, the energy efficiency of the current building stock increases with less construction phase emissions. While the issue was not investigated in this dissertation, finding and utilizing low-carbon materials in new constructions and thus reducing the carbon spike would also offer a solution. Only minimizing both the construction and use phase emissions will result in true low impact residential areas.

Kasvihuonekaasupäästöjen (KHK) vauhdittamaa ilmastonmuutosta pidetään yhtenä ihmiskunnan suurimmista uhista tulevaisuudessa. Useat instituutiot ovat asettaneet kaikkia toimialoja koskevia ilmastotavoitteita. Kiinteistö- ja rakennussektorilla on merkittävä vastuu ilmastotavoitteissa, sillä rakennukset aiheuttavat kolmanneksen globaaleista KHK-päästöistä. Ennen energiatehokkaita talotyyppejä käyttövaihe muodosti suurimman osan uusien rakennusten elinkaaren KHK-päästöistä. Elinkaaren eri vaiheiden osuus päästöistä on energiatehokkaiden talotyyppien myötä muuttunut; rakennusvaiheen osuus on kasvanut. Uusien asuinalueiden on kuitenkin ajateltu edistävän KHK-päästövähennyksiä, sillä korkean energiatehokkuuden hyötyjen oletetaan nopeasti ylittävän rakentamisvaiheen päästöhaitat. Väitöskirjan mukaan asuinalueen rakentaminen vaikuttaa ilmastonmuutokseen laajemmin kuin yleisesti uskotaan. Tutkimuksessa sovellettua menetelmää, hybridi-elinkaarilaskentaa, käytetään rakentamis- ja käyttövaiheiden KHK-päästölaskentaan asuinaluetasolla. Laskennassa huomioidaan myös aikanäkökulma, joka korostaa rakennusvaiheen suurien päästöjen – niin kutsutun hiilipiikin – merkittävyyttä elinkaaren alussa verrattuna myöhemmin aiheutettuihin käyttövaiheen päästöihin. Väitöskirjan pääjohtopäätöksen mukaan rakennusvaiheen hiilipiikki muuttaa uuden asuinalueen korkean energiatehokkuuden odotetut hyödyt epätoivotuksi ilmastonmuutoksen edistämiseksi. Tämä on seurausta rakennusvaiheen aikaisessa vaiheessa aiheutuneista päästöistä, jotka säilyvät ilmakehässä pitkään nostaen ilmakehän KHK-pitoisuutta useiden vuosikymmenien ajaksi. Tulevaisuuteen ajoittuviin käyttövaiheen päästöihin liittyy lisäksi merkittäviä epävarmuuksia, jotka saattavat pienentää korkeaan energiatehokkuuteen liittyviä hyötyjä. Tutkimuksen perusteella suositellaan nykyisen rakennuskannan energiakorjaamista uudisrakentamisen sijaan mahdollisuuksien niin salliessa, jolloin nykyisen rakennuskannan energiatehokkuus paranee uudisrakentamista pienemmillä korjausrakentamisen päästöillä. Myös uusien vähäpäästöisten rakennusmateriaalien kehittäminen ja käyttäminen saattaa soveltua uudisrakentamisen hiilipiikin pienentämiseen. Ainoastaan sekä rakennus- että käyttövaiheen KHK-päästöjen minimointi mahdollistaa aidosti ympäristötehokkaat asuinalueet.

Description

Supervising professor

Junnila, Seppo, Prof., Aalto University, Department of Real Estate, Planning and Geoinformatics, Finland

Thesis advisor

Heinonen, Jukka, Assistant Prof., University of Iceland, Iceland

Keywords

life cycle assessment, LCA, residential area, low-energy building, climate change, GHG emissions, elinkaarianalyysi, asuinalue, matalaenergiarakennus, ilmastonmuutos, kasvihuonekaasupäästöt

Other note

Parts

  • [Publication 1]: Säynäjoki, A., Heinonen J., Junnila, S. Carbon Footprint Assessment of a Residential Development Project. International Journal of Environmental Science and Development, Vol. 2 No. 2. pages 116-123, 2011.
    DOI: 10.7763/IJESD.2011.V2.107 View at publisher
  • [Publication 2]: Heinonen, J. Säynäjoki, A., Junnila, S. A Longitudinal Study on the Carbon Emissions of a New Residential Development. Sustainability, Vol. 3., pages 1170-1189, 2011.
    DOI: 10.3390/su3081170 View at publisher
  • [Publication 3]: Säynäjoki, A., Heinonen J., Junnila, S. A scenario analysis of the life cycle greenhouse gas emissions of a new residential area. Environmental Research Letters 7 No. 3. 2012.
    DOI: 10.1088/1748-9326/7/3/034037 View at publisher
  • [Publication 4]: Ristimäki, M., Säynäjoki, A., Heinonen, J., Junnila, S. Combining life cycle costing and life cycle assessment for an analysis of a new residential district energy system design. Energy 63, pages 168-179, 2013.
    DOI: 10.1016/j.energy.2013.10.030 View at publisher

Citation

Permanent link to this item

https://urn.fi/URN:ISBN:978-952-60-5952-5

Collections

[diss] Insinööritieteiden korkeakoulu / ENG