ANNONCE
The metabolism of buildings/bygningers stofskifte
Study maps nine building's material use over 300 years/Studie kortlægger ni bygningers forbrug af materialer over 300 år.
Pernille Scheuer
Teknisk redaktør
Arkitekt MAA
Artiklen findes på dansk længere nede på siden…
ENG
Interview with Tobias Hentzer Dausgaard
Through an extensive archival study, an ongoing industrial PhD project maps the materials that have entered and left nine public buildings over a period of 300 years. The research aims to shed light on material consumption and the carbon footprint during the use phase, as well as to identify where architecture influences the associated patterns of change. The editorial team spoke to the architect and researcher behind the project, Tobias Hentzer Dausgaard.
You talk about buildings’ metabolism. What does that mean?
THD: Fundamentally, we have a very short time horizon when we consider what happens to buildings in relation to sustainability. In the LCA requirements, we only look at 50 years, even though buildings are on average 200 years old. At the same time, we can see that a great deal of material is used over the course of a building’s lifetime. In the legislation we have today, we only consider replacements; things such as renovations and alterations are not included. The legislation contains a very limited calculation of how buildings affect the climate during their use phase. If you extend the calculation period by just 30 years, material consumption – and thus the carbon footprint – becomes three times greater. So material consumption over the lifetime of buildings has a very significant impact on the carbon balance, and, incidentally, also on the cost incurred by a client who keeps making alterations. This is what leads me to the hypothesis that buildings have a high metabolism.
What characterises the case buildings you have studied?
THD: They are multi-storey public buildings within a comparable context. They date from three different periods and originally represent three different programmes. Some of the buildings have undergone several full-scale transformations during their lifetimes. The introduction of electricity and running water meant that a great deal was altered in buildings from the 1890s to the 1940s, and then we see an explosion in material consumption after the first building regulations came into force in 1961. Buildings from after 1960 consume a great deal of material in their lightweight envelopes and building services. In the older buildings, it is primarily the interiors that account for a large proportion of the changes, while the heavier building elements have managed to remain stubbornly intact. If we look at the more recent case buildings, they have an average material consumption during the use phase of 3.5 kg/CO2/m2/year, which is currently not accounted for in the LCA requirements, so we actually need to add this hidden figure to the overall calculation. It is important to add that, of course, we must continue to transform buildings. We simply need to keep material consumption in mind at all times. It is not a central argument of the project that older buildings are simply better. However, there are significant differences between buildings, and industrialisation, lower material costs, and rising expectations of comfort tend to contribute to a culture of consumption in the way we build.
So, what is a good example of low material consumption? Surely it must be about more than what a building is made of; it must also be about the spatial qualities?
THD: I have identified a design principle that I call sufficient margin for transformation. This can be seen, for example, in the architecture of the older buildings, which is fundamentally quite precise about where changes can be made. For example, there are only certain places where you can move a doorway, and likewise only certain places where you can expand service cores. So the architecture helps regulate change.
So flexible buildings are not an advantage when you want to transform buildings and save materials?
THD: Flexibility does not necessarily mean either low material consumption or particularly greater usability; on the contrary, it can create overconsumption. There are certain approaches we need to move away from. Rather than design for disassembly, there should be a hierarchy; instead of ‘new is best’, we should be more frugal and repair what is already there. There should be fewer specialised components and more that serve multiple purposes. Rather than super-flexibility, buildings should be more stubborn, and finally, instead of concealing building elements, architecture should be more legible. These principles recur across the cases I have examined.
Are some buildings unsuitable for transformation because altering them simply requires too many materials?
THD: That is a good question. Certainly, understanding how buildings change over time can help steer architecture in a better direction. By analysing a building’s pattern of change, one can invest in a more durable design approach that avoids unnecessary revisions and alterations.
Pernille Scheuer
Teknisk redaktør
Arkitekt MAA
Info
Lasting Architecture in Practice
Industrial PhD
By: Tobias Hentzer Dausgaard, Architect MAA and industrial PhD Fellow
Collaborators: Rønnow Leth & Gori, Aarhus School of Architecture, (ETH Zürich)
Third parties: Byggeri København, Eduard Troelsgård Rådgivende Ingeniører
Completed: 2023-2027
Architect's own description
The project investigates how buildings can retain their use value throughout their lifespan while reducing material consumption. There is currently a lack of knowledge about the material consumption and climate impact associated with the use phase of buildings, including ongoing renovations and alterations. The project develops a data basis for this, identifies design knowledge in the form of principles for long-lasting architecture aimed at reducing material turnover in new-build and transformation projects, and, through testing this knowledge in building projects and design processes, develops methods for a new architectural practice centred on long-lasting architecture. The data basis is derived from nine multi-storey buildings in Copenhagen over a period of 300 years. The results show that material consumption during the use phase is substantial, and nearly five times higher for buildings constructed after 1960 than for those constructed before – approximately 3.5 kg CO2e/m²/year. Material consumption during the use phase is overlooked in current LCA legislation and practice, and should be regarded as a key area for reducing climate impact. The project also found that the function of building components is not decisive for patterns of change and material consumption, as assumed, for example, in Stewart Brand’s shearing layers model. Rather, change is shaped by how architecture creates value for users and prompts adaptations over time. Through architectural decisions, buildings can reduce material turnover during their use phase and offer greater use value with fewer materials.
ANNONCE
DA
Interview med Tobias Hentzer Dausgaard
Gennem et omfattende arkivstudie kortlægger en igangværende erhvervs-ph.d. de materialer, der er gået ind og ud af ni offentlige bygningsværker igennem 300 år. Arbejdet skal kaste lys over brugsfasens materialeforbrug og klimaftryk samt identificere, hvor det er, arkitekturen har indflydelse på de tilhørende forandringsmønstre. Redaktionen har talt med arkitekten og forskeren bag, Tobias Hentzer Dausgaard.
Du taler om bygningers stofskifte, hvad går det ud på?
THD: Grundlæggende har vi en meget kort tidshorisont, når vi interesserer os for, hvad der sker med bygninger i forhold til bæredygtighed. Altså, i LCA-kravene ser vi kun på 50 år, selvom bygninger i gennemsnit bliver 200 år gamle. Samtidig kan vi se, at man i løbet af bygningers levetid bruger rigtig mange materialer. I den lovgivning, vi har i dag, ser vi kun på udskiftninger, vi har ikke sådan noget som renoveringer og ombygninger med. Der findes en meget tynd beregning i lovgivningen af, hvordan bygninger påvirker klimaet i løbet af deres brugsfase. Hvis man udvider beregningsperioden med bare 30 år, så fylder materialeforbruget, og altså klimaftrykket, 3 gange mere. Så materialeforbrug i bygningers levetid fylder altså rigtig meget i klimaregnskabet og i øvrigt også i den pris, som det koster en bygherre at blive ved med at lave om. Så det er det, der bringer mig til en hypotese om, at bygninger har et højt stofskifte.
Hvad kendetegner så de case-bygninger, du har undersøgt?
THD: Det er fleretagers offentlige bygningsværker inden for en sammenlignelig kontekst. De stammer fra tre forskellige perioder, og så repræsenterer de tre forskellige programmer (oprindeligt). En del af bygningerne har været igennem indtil flere fuldskala-transformationer i deres levetid. Introduktionen af elektricitet og rindende vand betyder, at der bliver lavet en del om i bygningerne i 1890’erne til 1940’erne, og så ser vi en eksplosion i materialeforbrug, efter det første bygningsreglement træder i kraft i 1961. Bygningerne fra efter 1960 forbruger rigtig mange materialer i deres lette klimaskærme og installationer. I de ældre bygninger er det især interiøret, der står for en stor del af ændringerne, mens de tungere bygningsdele formår at være stædige. Hvis vi ser på de seneste case-bygninger, har de et gennemsnitligt materialeforbrug i brugsfasen på 3,5 kg/CO2/m2/år, hvilket lige nu ikke er noget, der bliver regnet på i LCA-kravene, så det mørketal skal vi faktisk lægge oveni regnskabet. Det er vigtigt at tilføje, at vi selvfølgelig skal blive ved med at transformere. Vi skal bare altid have materialeforbruget for øje. Det er heller ikke en central pointe for projektet at gamle bygninger bare er bedst. Men man kan pege på, at der er stor forskel på bygninger, og at der er en tendens til at industrialisering og billiggørelse af materialer samt forventninger til komfort bidrager til en forbrugskultur i den måde vi bygger på.
Hvad er så det gode eksempel på et lavt materialeforbrug? For det må vel handle om mere end, hvad det er bygget af, men også om, at der er tale om nogle gode rum?
THD: Jeg har identificeret et designprincip, jeg kalder tilstrækkelig margin for transformation. Det ses eksempelvis i arkitekturen i de ældre bygninger, som grundlæggende er ret præcis på, hvor det er, man kan forandre noget. Det er f.eks. kun nogle udvalgte steder, man kan flytte et dørhul rundt, og det er også kun visse steder, at man kan udvide installationskerner. Så arkitekturen er med til at regulere forandringerne.
Så fleksible bygninger er ikke en fordel, når man vil transformere og spare materialer?
THD: Fleksibilitet er ikke ensbetydende med hverken et lavt materialeforbrug eller specielt mere brugsværdi, men kan tværtimod skabe et overforbrug. Der er nogle tilgange, vi skal væk fra. Snarere end design for adskillelse skal der være et hierarki, fremfor for ’nyt er bedst’ skal vi være mere nærige, og lappe det der er. Der skal være færre specialiserede dele og flere, som har flere formål. Fremfor superfleksibilitet skal bygninger være mere stædige, og til sidst, i stedet for at pakke bygningsdele ind, skal arkitekturen være mere aflæselig. De principper går igen på tværs af de cases, jeg har kigget på.
Kan man sige, at nogle bygninger overhovedet ikke egner sig til transformation, fordi deres ombygningspotentiale er for materialetungt?
THD: Det er et godt spørgsmål. Man kan i hvert fald sige, at viden om forandringer kan være med til at styre arkitekturen i en bedre retning. Ved at analysere en bygnings forandringsmønster kan man gå ind og investere i en mere langtidsholdbar designtilgang, som undgår uhensigtsmæssige revideringer og ombygninger.
Info
Langtidsholdbar Arkitektur i Praksis
Erhverv-phd.
Af: Tobias Hentzer Dausgaard, arkitekt MAA og Erhvervs.-ph.d.-stipendiat
Samarbejdspartnere: Rønnow Leth & Gori, Arkitektskolen Aarhus, (ETH Zürich)
Tredjeparter: Byggeri København, Eduard Troelsgård Rådgivende Ingeniører
Udført: 2023-2027
Egenbeskrivelse
Projektet undersøger, hvordan bygninger kan fastholde brugsværdi igennem deres liv med et mindsket materialeforbrug. Der mangler i dag viden om materialeforbruget og klimapåvirkningen fra bygningers brugsfase, løbende renoveringer og ombygninger. Projektet udvikler et datagrundlag for dette, identificerer designviden i form af principper for langtidsholdbar arkitektur til at sænke stofskiftet i nybyg og transformationer, og igennem afprøvning af viden i byggeprojekter og designprocesser udvikler metoder til en ny arkitektpraksis for langtidsholdbar arkitektur. Datagrundlaget baseres på ni etagebygninger i København over 300 år. Resultaterne viser, at materialeforbrug i brugsfasen er betydeligt, og nær fem gange højere for bygninger opført efter 1960 end før – omkring 3,5 kg CO2e/m2/år. Brugsfasens materialeforbrug er overset i gældende LCA-lovgivning og i praksis, og bør betragtes som et centralt indsatsområde for reduktion af klimapåvirkning. Projektet fandt ligeledes, at bygningsdeles funktion ikke er afgørende for forandringsmønstret og materialeforbruget, som antaget i for eksempel Stewart Brand’s forandringsmodel. Snarere formes forandring af, hvordan arkitekturen skaber værdi for brugere og fordrer tilpasninger over tid. Igennem arkitektoniske beslutninger kan bygninger sænke stofskiftet i deres brugsfase og tilbyde mere brugsværdi for færre materialer.