The relation between the durability and the sustainability of building materials    Niels Eilander     1168762   Master track     Building Technology Graduation lab    Strategic Architectural Design Development (SADD)  Labcoördinator   Frank Schnater First mentor    Ann Karina Lassen   27 – 06 – 2009

The relation between the durability and the sustainability of building materials    Niels Eilander     27 – 01 – 2009

  2

Content   Preface  3    Summary of the research  4    Terms  5    Introduction  7    

‐ Design assignment  7 ‐ Design vision  7 ‐ Research subject  8 ‐ Research questions  9 

   Working‐method  10    

‐ Used source and design  10 ‐ Definition of three models  11 ‐ Definition of a building product as a functional unit  13 ‐ Summary of the parameters and their dependence  13 

   Hypothesis  16    Results  17    

‐ Hidden environmental costs in relation to the average lifetime  17 ‐ The distribution of the hidden environmental costs over the building parts  18 ‐ The effect of long lasting materials on the hidden environmental costs  20 ‐ Monetary costs in relation to the hidden environmental costs  22 ‐ The distribution of the monetary costs over the building parts  23 

   Discussion  25  

‐ Discussion about the results  25 ‐ Discussion in a wider perspective  26 

 Conclusion  28    

‐ Conclusion from the research  28 ‐ Conclusion for design in general  28 ‐ Conclusion for the design of the Science Centre  29 

   Sources  30    Appendices  31    

‐ Appendix 1 – Drawings of the design for the auditorium  32 ‐ Appendix 2 – Environmental criteria that define the hidden environmental costs  34 ‐ Appendix 3 – Determination of the building products and their quantity  35 ‐ Appendix 4 – Determination of the environmental costs  37 ‐ Appendix 5 – Example calculation of the weighted lifetime  39 ‐ Appendix 6 – Weighted lifetime   40 ‐ Appendix 7 – Hidden environmental costs and lifetime of building materials   42 ‐ Appendix 8 – Monetary costs  44 ‐ Appendix 9 – Background information  46 ‐ Appendix 10 – The influence of the research on the design process  48 

    

  3

Preface  This report presents the research that has to be done to graduate for building technology. This research and the graduation in building technology is part of the double graduation program in the field of building technology and architecture. This program is offered by the graduation workshop of SADD, which stands for Strategic Architectural Design Development.  The graduation in both fields lasts one and a half year divided in three semesters. In the first six months a design is made for a small public building: an auditorium with lobby. This small scale design can be worked out relatively advanced, which is all the better for the design of the technical details, the purpose of which is to support the architecture. These six months are officially spent on architecture, but the integration of the design and the technical plans is of great importance.   The second semester is the period in which officially the studies will finish on building technology.  During this time a beginning will be made with the final design and the simultaneous research of building technology.  The results of this research must be related to the architectural design.   The last six months will be used to work out the architectural design with the help of the knowledge gained in this research. These semesters are officially divided in architecture and building technology, but unofficially both courses will be integrated. Eventually all the results and the knowledge gained will be combined in the design of the Science Centre in Delft.  

  4

Summary of the research report  Next to this research the design for a Science Centre in Delft has to be made. To give visible input to the design and because of the aim of doing a research in the field of sustainability, the subject of this research is the relation between the durability and the sustainability of building materials. The aim of this research is to get insight in whether the aim to use sustainable materials can be an argument to design a building with a relative short  lifetime.  Sustainability can be divided in a people, planet and prosperity aspect. This research is mainly about the planet part of the sustainability. NIBE makes the sustainability of building materials comparable by linking sustainability to hidden environmental costs. The hidden environmental costs are the costs that the society is paying to compensate the damage to the environment. That means the lower the costs, the better the sustainability of a building material.  The design of an auditorium made for the previous semester gives the opportunity to vary in the use of building materials for the same building products. With this design and the report of environmental classifications of building materials of NIBE three models are built.   The first model is a reference model, defined as it is actually designed, the second model is a sustainable alternative and for the last model it has been tried to let the model become more sustainable by stating in advance that the building should be designed for a short lifetime.   The results show that a sustainable building is not per definition a building with a poor durability. On the other hand the building materials that are causing the heaviest environmental load are long lasting materials. From the research can not be concluded that there is a direct relationship between the durability and the sustainability of building materials but it has also shown that by choosing the right materials and limiting the use of materials a huge improvement on the hidden environmental costs can be achieved.     

  5

Terms  Sustainability Sustainability is defined as meeting the needs of the current generation without threatening the possibility for the future generations to meet their needs.   The term sustainable can be divided in three main aspects, the ‘three P’s’, People, Planet, and Prosperity. People is the social aspect, it means that providing needs shouldn’t harm people. The planet aspect has to do with being careful with the environment, which means taking care of management of raw materials, energy, the use of water and the atmosphere. Prosperity means welfare, it is an economic aspect. Taking care of the other two aspects should not let the costs get out of proportion.  1  The sustainability of building materials is part of the Planet aspect of sustainability. In the NIBE research the sustainability of building materials is determined by the amount of hidden environmental costs.   Hidden environmental costs The hidden environmental costs are the costs paid by the society to compensate the damage to the environment. The level of these costs is determined by the gap that should be bridged between the current situation and the desirable situation.  2  The higher the level of hidden environmental costs, the worse the sustainability of the material will be. NIBE defined the hidden environmental costs for 17 environmental criteria. These criteria are presented in appendix 2.  Monetary costs The sustainability has become measurable by putting it in relation to the hidden environmental costs. It becomes confusing when the terms ‘hidden environmental costs’ is used next to the terms ‘costs’, meaning the actual costs paid for a product or a building. Therefore the costs paid for a product will be called the ‘monetary costs’ in this report.  Durability Durability means that something can have a long lifetime. A good durability makes it possible to provide a long lifetime. A good durability also means that the maintenance is very easy and doesn’t cost so much effort or energy.  Lifetime Lifetime is the age that a material or a building eventually will have. A lifetime can be estimated but the actual lifetime can only be determined afterwards. If something doesn’t need a long lifetime to let it work the durability doesn’t need to be so good.  Building product Building products are made of building materials like a window frame or a floor slab. They can be made out of several building materials so the properties of building products might vary. NIBE has defined a functional unit for every building product. This functional unit has to attain certain requirements for that particular building product. For instance every insulation materials should have a certain insulation value. This value is achieved by varying the thickness of the product so it affects the amount of used material.  Functional unit (FU) See the term ‘Building product’

                                                                 1 Cannibals with Forks,  John Elkington, 1998 2 Andy van den Dobbelsteen 

  6

Building material Building materials are the materials that building products are made of like wood or concrete. Building materials have different values for hidden environmental costs and lifetime but to calculate the hidden environmental costs certain properties are defined as the same this way a functional unit is defined, see also the term ‘Building product’.  Science Centre The Science Centre is the building that will be designed for this graduation project. The program for the building is mainly a congress centre and a technology museum. The building will be used to show the activities of the TU and the Technopolis to the outer world and to provide a place were the people of these institutes can meet each other. The results of the research will be an input for the design of this building.  Auditorium The auditorium is a building designed in the previous semester. For this separate exercise the program was defined as a part of the program for the Science Centre. The building has a small program to provide the possibility to go on different stages and to work‐out the building a little further than normally would be done. The design for this building will be used to make the calculations for this research.  Technopolis Technopolis is a business centre that is really planned and will pull on companies in the business of technical innovation. In the previous semester a master plan is made for this area. The auditorium and the Science Centre are both situated in this business centre. 

  7

Introduction  Design assignment The Technical University in Delft is an academic institution that specializes on solutions for the future. The Technopolis is a business centre being developed next to the campus of the TU. The intention is to attract businesses who are engaged in technical innovations. The Science Centre, situated in the Technopolis, will be used for promoting the activities of the TU and the Technopolis. Therefore the Science Centre has to express the attention of both institutions for the future.  In the present situation the campus starts at the border of the city centre of Delft until just beyond the viaduct of the Kruijthuisweg.  With the development of the Technopolis the campus will become twice as big and will reach from the city centre to the border of the town where the nature reserve Midden‐Delftland begins. The construction of the Mekelpark in the TU district will be extended towards the Technopolis and provide the necessary unity.  The public building of the TU, the ‘Aula’, is situated at the beginning of the elongated shape of the campus. The master plan of the Technopolis states that the Science Centre, which is also a public building, should form the boundary of the whole area, as the opposite of the Aula. This area differs from the area where the Aula is situated because it is not on the border of the town centre, but on the border of a nature reserve. This will be a beautiful place to meet each other and to exchange ideas and knowledge about technique.   Design vision  The Science Centre will be used for the integration of the TU and the Technopolis. It will have to become a symbol for both. That means that the Science Centre should become a building for the future but it is not the intention to let the building look futuristic or high tech because this seems to be superficial. In the past such buildings have been constructed, but these buildings proved to be out‐dated after a while. Instead the building should radiate a sustainable impression. That way you can account for the design towards our future generations. The building can be an inspiration for new buildings yet to be designed. Not only the futuristic character argues in favour of a sustainable solution, also the fact that the building is situated next to a nature reserve will contribute to the request for a sustainable design.  

 This illustration shows the city centre and the nature reserve with the TU and the Technopolis in between. The Aula and the Science Centre at the beginning and the end of the area. The Mekelpark keeps it all together. To provide a wider perspective the motorway and the Rijn‐Schiecanal are also shown. Those boundaries provide the elongated shape.

  8

Research subject It seems to be a noble ambition to provide a ‘sustainable’ Science Centre. The term sustainable is however very wide. The official but theoretical definition for sustainability is:  “Sustainable development is development that meets the need for the present without compromising the ability of future generations to meet their own needs.” 3  Sustainability contains three important aspects, the three P’s, People ‐ the social aspect, Planet ‐ the environmental aspect, and Prosperity, the economical aspect. All three aspects should be in balance in order to speak of sustainability but it is difficult to formulate an unambiguous definition of the equilibrium. In the Netherlands the focus of sustainability is very much on the planet part, so will this research be. The planet aspect how ever is still very wide. It has to do with material and energy use, with water management and pollution of the atmosphere and so on. 4   Architecture has to do with making a physical boundary of space and providing a comfortable inner climate. The requirements for the comfortable climate do not differ so much per building, the physical boundary does. In other words designing a building is very much depending of the determination of the materials.   The result of this research has to give input for the development of the design. In order to let the result be of a visible influence on the architecture of the Science Centre the research will focus on the sustainability of building materials and to leave the other aspects such as operational energy use out of consideration. That means energy use for providing a comfortable inner climate is not taken into account; the energy use and pollution of the atmosphere during production of materials will be taken in to account, together with other aspects.  In the building industry the term sustainability is very often mixed up with the term durability. When a building material is called durable, the material will last for a long time. Materials that last longer will be an advantage to the lifetime of a building and its economical feasibility. However it often costs a lot of effort to produce these long lasting building materials, they often have a negative influence on the environment as a waste product. A good durability of building materials might have a negative influence on the real sustainability of materials.  The Science Centre is a building which will focus on the future. In the past such buildings have been constructed, but these buildings proved to be out‐dated when the ideas about the future seemed not to fit in after a while.  For the design of the Science Centre one could anticipate on that experience and state that the building should be build for a shorter lifetime. When a certain age has been reached there will be a chance to present a new idea about the future. The durability of the Science Centre should therefore be discussed.  The plan is to use sustainable materials. The durability of the Science Centre is of secondary importance. The aim of this research is to find out the influence of the sustainability of building materials on the durability of the Science Centre.  

                                                                 3 Our common future, World Commission on Environment and Development, 1987 (better known as the Brundtland‐report 4 Cannibals with Forks,  John Elkington, 1998 

  9

Research questions The main question for this research is:  “Is the aim to use sustainable materials an argument to design a building with a shorter lifetime?”  NIBE the Netherlands Institute for building biology and ecology researched the sustainability of a number of building materials. To be able to give an answer on the main question, three models defined with data from the NIBE research, will be compared. The models contain information about the material use on a building scale. More about those models is explained in the working method but it is important to know for understanding the sub questions.  Background sub questions are:  ‐ Which building products are needed and in which quantities?  ‐ What are the environmental load according to the NIBE research and the lifespan of the used materials?  Sub questions to provide information contributing to the answer on the main question are:  ‐ How sustainable is the defined reference building? How sustainable is the same building, made with the most sustainable materials according to the NIBE research and how sustainable can the building become when it will be built for a shorter lifetime?  ‐ What is the average lifetime of the used building materials for every model?  ‐ What is the relation between the sustainability and the lifetime?  ‐ How are the hidden environmental costs divided over the building parts?  ‐ Do long lasting materials have relatively more effect on the environmental costs?  The durability of a building is of influence on the Prosperity part of the sustainability of the building and because the information is given in the NIBE research, the monetary costs can be compared, therefore these sub questions:  ‐ What are the monetary costs of the used building materials?  ‐ How do the monetary costs relate to the hidden environmental costs of the models?  ‐ How are the monetary costs divided over the building parts?  The last sub question can not be answered unambiguously. All the results will give input for the discussion which will follow out of this question.   ‐ Is it worth the effort to build for a shorter lifetime in order to be more sustainable in comparison to just use sustainable materials and let the lifetime of the building be determined by the future generations?  

  10

Working‐method  Used source and design The NIBE is the Netherlands Institute for building biology and ecology. This institute have researched the sustainability of a number of building materials. This research will be done by analysing the data from the research report of the NIBE.  The research report of NIBE is called ‘Basiswerk milieuclassificaties bouwproducten’. In this report, divided in three books, a lot of information is given about the sustainability of materials. For every building product a number of materials has been tested. The sustainability is defined by the environmental load given as environmental costs in Euros. These costs, called the hidden environmental costs, are the costs paid by the society to compensate the damage to the environment. The level of these costs is determined by the distance that should be bridged between the current situation and the desirable situation. How higher the hidden environmental costs how worse the sustainability of the material is.  Not only the environmental damage and the environmental costs are given per material. The prospected lifetime of the material, the costs of the product is given for every product. So all the information needed for this research is given in this document. Therefore it should be taken in to account that only the materials tested by the NIBE are documented in a way that they can play a role in this research. That is because other researches might give for instance information about the sustainability of another material but doesn’t give information about the parameters, or the information about the sustainability is not comparable because it is defined differently. In the appendix a short explanation about the report and the used method is given.  To be able to compare sustainability and durability by adjusting different materials, a total building is needed. The design of an auditorium for the previous semester will be used to make different models. This design is detailed and not too complicated. Therefore the design is suitable to adjust different materials to. The drawings below show the original design. See also appendix 1  

Plan of the original design 

East façade of  the original design 

  11

Definition of three models With the design and the data of the NIBE research it is possible to define the total hidden environmental costs of a design caused by the used materials. The design defines how much of the building products are needed and the hidden environmental costs can be found in the report of the NIBE research.   This way it is also possible to find out what will happen if the materials are chosen differently. By filling in different information corresponding with different materials another model can be defined with a different value for the sustainability of the used materials. This paragraph defines which models will be built this way.  To be able to change materials it has to be clear what is changeable and what is not. Next to the programmatic plan and the elevations of the façade, certain determinations about the detail should also be stated clearly. This is done by sketches presented in appendix 1. Those sketches show the essential architectural decisions in the design project.   The first model will be built with the actual materials determined in the design process in the previous semester. These materials are chosen in the design project with the respect of conventional building methods. The main materials are concrete, brick and steel. The topics sustainability and lifetime were not reasons to choose a certain material in this design process. Because conventional materials are chosen the model will be used as a reference model. It does not mean that this model is a worst‐case‐scenario or it will last as long as possible, it only means that it is plausible possibility to build the design this way.  For the second model the most sustainable alternative will be chosen, for every defined building product. The same boundary conditions as for the reference building will be taken in to account. One building product will be different; the ‘ground floor on a solid ground’ will be changed by a ‘floor above a crawl space’, see appendix 3 and 4. This change does have effect on the sustainability but doesn’t have effect on the visible use of material. The plaster work is defined as a smooth finishing. The brick work is not defined as such but the fact that the outer façade material is also used inside is taken in to account, see also appendix 1. Where the first model is called the ‘reference’ this second model will be called the ‘most sustainable alternative’.   As in the first model, the topic ‘lifetime’ is not taken in to account in the second model. In fact this model will be the other reference model with which the last model can be compared. The average lifetime of the used materials for the first two models will be determined in order to be able to compare it with the last model but the lifetime of the materials will not play a role in the first two models.  The aim is to find out whether the wish to build with sustainable materials is an argument to design a building with a shorter lifetime or not. An unambiguous answer can be given on that question if the average lifetime of the used materials for the second model will drop dramatically. However, it can be stated in advance that building for a shorter lifetime provides other possibilities.   By interpreting the boundary conditions less strictly possibilities appear to limit the material use. Only the boundary conditions defined by the sketches of the details presented in appendix 1 will be interpreted less strictly. The total size and the lay out of the design will be the same.   

  12

Examples of the possibilities, created by this less strictly use of the boundary conditions are for instance, not using finishing materials or letting away the foundation. That will provide a decrease of the total hidden environmental costs of such a building in comparison to the two reference models. This concept is the basis for the third model.   The third model will be defined with the intention to build even more sustainably than the second model (most sustainable alternative) because of the aim to build for a shorter lifetime. This model will be called ‘More sustainable by short lifetime’.   The second model can still be called the most sustainable alternative because the third model is actually not an honest alternative for the reference model so the second model is still the most sustainable alternative with the respect of the stated boundary conditions.   The selection method which forms the basis to define a material for each building product is shown in the scheme below.    

   To determine a sufficient lifetime for the used building materials for a building that has a shorter lifetime, 25 years is chosen. The reason for that is that many materials in the NIBE research report have a lifetime of 25 years. Building for an even shorter period means that even less conventional building products as cardboard become a possibility.   This is not a research to search for an extreme in building for a short lifetime but to investigate whether building for a substantial shorter time can have a positive effect on the sustainability of the building. Stating that building materials with a lifetime of 25 years are sufficient should give insight in possible relations.  This selection will give almost the same model as the most sustainable alternative so after the materials have been selected with the method above, some building products will be omitted, like the foundation and some finishing’s. Also the build‐up of the façade will be replaced by a less massive construction. These interventions are in conflict with the boundary conditions stated in advance so it should be taken in to account that the architectural expression will change.   

  13

The data about sustainability valuated by the hidden environmental costs, lifetime defined by the average lifetime of the used materials and monetary costs will be inventoried, indexations of the values will be given, the data will be analyzed and compared in order to get full insight of the data provided by NIBE and in order to be able to give well considered answers on the questions. It is possible to control the choices that are made by checking the tables in the appendices. In the chapter results only the most important results will be presented.    Definition of a building product as a functional unit  The models are built up out of building parts, divided in a number of building products, determined by a certain material. In the NIBE research a building product is defined as a functional unit. This functional unit is the definition of the requirements that the product should achieve independent of the used material.   That means that a constructive building product will have requirements regarding the capacity to take a certain load but an insulating product should achieve certain insulating values. This functional unit also defines that the product should reach a certain lifetime. That means that hidden environmental costs caused by maintenance are also evaluated.   Summary of the parameters and their dependence In the method described above certain parameters are described implicit. To be clearly, this summary points out the used parameters and explains how they are dependent of each other.   To be able to draw conclusions on a building scale, a total building is needed as a fixed reference. The design of previous semester for an auditorium is chosen for that purpose. This parameter is fixed in advance and is not dependent on any other choices yet to be made. The information needed for the research is taken from one source. To look only at one source at the time means, that the data are comparable because they are gained with the same methods. The research report of NIBE puts together many data for a large range of building materials. For that purpose the NIBE research has been chosen and this parameter is fixed and independent.  The two parameters described above are independent. Other parameters are depending on the model. Three models are made and some data have to be determined for each model separately. One of those parameters is the used material. The materials are determined for each model separate so the choice for a material is depending on which model is being made.   The quantity of the materials is also depending on the model. For a substantial part this is depending on a fixed parameter namely the design but it also depends on the model. In the first two models building products are used which are not used in the third model. In that way the quantity of the used material is partly depending on the model.   For the way the essential aspects of the design are taken in to account this effect also counts. For the first two models this parameter is the same but it differs for the third model. In the third model the aspects are not taken into account in such a strict way as it has been done in the first two models. However this parameter is barely expressible in a value, it is depending on the model.    

  14

When the building products that are needed are determined and the materials are chosen for each model, the research can start for the parameters where the research is actually about. The last parameters are depending on the chosen materials. The hidden environmental costs, the average lifetime and the monetary costs are depending on the chosen materials. The research will focus on the outcome of the parameters on a building scale but they are depending on the chosen materials.   

  15

Hypothesis  This hypothesis presents the thought on which the research is based. It shows the expectations which there are in advance of doing the research. The research has been done to check this hypothesis. It might also happen that the outcome of the research is insecure in that case the different possibilities are discussed.  This research has been started to check whether the hypothesis is true that sustainable materials are less durable than not sustainable materials. The hypothesis emerges by the thought that the current building industry makes use of concrete, steel and brick. These materials seem to cost a lot of energy to produce in order to be very durable. Next to this statement the assumption is made that the society is moving very fast, the future is getting more insecure and unpredictable and a lot of buildings do not reach the end of their technical state.   With this collection of hypotheses the question rises whether less durable materials shouldn’t be used if they are more sustainable in order to build a more sustainable building with a shorter lifetime?   The expectation of the models is that the average lifetime of the used building materials for the second model will be lower than the value for the first model and the value will again be lower for the third model. The materials used for the first model will probably have an average lifetime around 70 years (because of a theoretical maximum of 75 years) the materials from the second model might have an average lifetime around 50 years. The materials used in the third model should have an average lifetime around 25 but the expectation is that it will be higher, around 40 years. These numbers are just predictions.  For the level of the total hidden environmental costs a hypothesis can not be given by values because the referential knowledge is too small. The expectation is however that the sustainability will be much better for the last two models. That means that the amount of the total hidden environmental costs of the last two models will be a lot lower than the reference model.  The hypotheses above are getting input from the idea that long lasting materials will have a high influence on the total hidden environmental costs. However it is not certain that every long lasting material is unsustainable, neither that all sustainable materials have a short lifetime. The research has to be done to check the scale of this effect.  The expectation about the monetary costs is that unsustainable materials are more expensive. They are used because the investment is worth it because of the good durability of those materials. The hope is that the sustainable materials are cheaper so that is a reason to use sustainable materials too in spite of their poor durability.  About the distribution of the costs over the different building parts a hypothesis doesn’t have to be given because that information is not of influence on the main question. These sub questions are asked to gain more information as a potential input for the design of the Science Centre.   

  16

Results  Hidden environmental costs in relation to the average lifetime For the three models described in the working method a calculation is made. A total overview of the materials that are chosen for the used building products and their quantity is presented in the tables of appendix 3.   Appendix 4 shows the hidden environmental costs in relation to the chosen building materials. In this table the division of the total hidden environmental costs over the building products is also presented in percentages.  These calculations have provided information about the hidden environmental costs caused by the building materials for a total building. Because the lifetime of every building material is given in the NIBE research it has been able to calculate the average lifetime of the chosen materials.   The value for the hidden environmental costs can be seen as the value for the sustainability. The average lifetime of the building can not be seen as the eventual lifetime of the building but it gives an indication of the durability of the used building materials. The lifetime of a building will partly be dependent of the durability of the used building materials so in that respect the average lifetime of the building can be seen as a relative value for the durability of the building.  The total hidden environmental costs caused by the building materials are presented, together with the average lifetime of the chosen building materials, in the table and the graph below. The table also show the indexation of the values with the reference building stated as 100 %. It shows that the hidden environmental costs drop spectacular what can not be said about the average lifetime. The total hidden environmental costs and the average lifetimes of the different models are also presented in appendix 4.  

Description Hidden environmental costs in €

Indexation of hidden environmental costs

Average lifetime in years

Indexation of average lifetime

Model 1 Reference 106629 100% 61 100%

Model 2 Most sustainable alternative

21564 20% 60 98%

Model 3 More sustainable by short lifetime

10927 10% 50 82%

 Table 1; Hidden environmental costs and the average lifetime with indexation 

  

Hidden environmental costs and the average lifetime

0

20

40

60

80

100

120

Reference Most sustainable alternative More sustainable by shortlifetime

Model

Hidden environm

etal 

costs in 1000€

25

30

35

40

45

50

55

60

65

70

75

Average

 lifetime of the

 materials in

 years

Hidden environmental costs in € Average lifetime in years 

  17

The distribution of the hidden environmental costs over the building parts To check the distribution of the hidden environmental costs for one model separately gives information about what building parts causes the heaviest environmental load and where the highest potential to improve the sustainability of the total building can be found.   However this research, which deals with three models, gives the opportunity to compare three models and to show how the distribution is shifting. Materials have been changed to provide different results for the total building, changing the distribution over the building parts was not an intention in advance. It happens by changing the use of materials of one building part more than others.  This development in the three models indicates ‐ more than looking at one model at the time ‐ the potential to improve the sustainability of the building by changing a certain building part but it also shows for which building part it is harder to improve the sustainability.   Below the absolute values of the hidden environmental load are presented in Euros for all the three models.  

 Building part Quantity of the hidden environmental costs in €

Model 1 Model 2 Model 3

Foundation 21016,3 6254,4 405,4Façade 28678,6 4848,4 2309,8Inner walls 11332,0 2578,5 1871,1

Floor 21374,3 1467,2 751,2Roof 24227,4 6415,9 5589,7  Table 2a; Distribution of the hidden environmental costs in € 

  

Distribution of the hidden environmental costs

0

5000

10000

15000

20000

25000

30000

35000

Foundation Façade Inner walls Floor Roof

Building part

Quantity of the

 hidde

n en

vironm

ental costs in

 €

Model 1 Model 2 Model 3 

 These values show that the hidden environmental costs for building parts of the first model are the highest and for the third model it is the lowest. Therefore the relative values are presented on the next page. 

  

  18

The materials are changed in order to improve the sustainability so when certain parts are not changed and others are the percentage of the hidden environmental costs will grow of the building part which is not changed. The table and the graph below show the result of this mechanism.   

Building part Percentage of the hidden environmental costsModel 1 Model 2 Model 3

Foundation 19,7 29,0 3,7

Façade 26,9 22,5 21,1Inner walls 10,6 12,0 17,1

Floor 20,0 6,8 6,9Roof 22,7 29,8 51,2  Table 2b; Distribution of the hidden environmental costs in % 

  

Distribution of the hidden environmental costs

0,0

10,0

20,0

30,0

40,0

50,0

60,0

Foundation Façade Inner walls Floor Roof

Building part

Percen

tage

 of the

 hidde

n en

vironm

ental costs

Model 1 Model 2 Model 3 

  The graph shows that the foundation might seem a hard part to improve because in the second model the percentage of the hidden environmental costs caused by the foundation grows. The third model doesn’t have a foundation only a ground clincher so the percentage drops spectacularly. For the roof it appears to be hard to improve the sustainability.

  19

The effect of long lasting materials on the hidden environmental costs Some materials are used more than others, some materials are more sustainable than others and one material is lasting longer than another one. However if there is a relation on a material level between those effects it is not yet visible because the values and effects that have been calculated are considered for the total building.   To be able to check which material has a larger influence on the sustainability of a building and whether there might be a relation to the durability, the average lifetime of the building materials, weighted with the hidden environmental costs, is calculated. This way the hypothesis is tested that long lasting materials are contributing more to the hidden environmental costs.   The weighing is done by multiplying the lifetime of a material by the percentage of the hidden environmental costs caused by this material. These values are cumulated and divided by the percentage of the total which would be 100. An example calculation has been done which is presented in appendix 5.  The calculation described above is done for all three of the models. The table and graph below show that for each model the average lifetime increases. Although the effect is visible for every model, the percentages show that the effect reduces. The percentages shown are related to the average lifetime stated as 100%.    

Description Average lifetime

Weighted average lifetime

Indexation of weighted average lifetime

Model 1 Reference 61 68 111%

Model 2 Most sustainable alternative

60 65 108%

Model 3 More sustainable by short lifetime

50 53 106%

 Table 3; Weighted average lifetime in relation to the average lifetime 

  

Weighted average lifetime

40

45

50

55

60

65

70

Reference Most sustainable alternative More sustainable by shortlifetime

Model

Years

Average lifetime Weighted average lifetime 

 

  20

In this respect it might give insight to check appendix 5. The lifetime and the hidden environmental costs together with their averages are presented. Those tables show that about the half of the building products reach the maximum lifetime of 75 years. They also show that the products which have an amount of hidden environmental costs above average are products that reach the 75 years. It also show that only 5 materials are cross the level of the average lifetime and that half of the materials reach the maximum lifetime of 75 years. This shows that not every long lasting material causes a high level of hidden environmental costs but those materials that cause an increase of the average lifetime are long lasting. It also shows that if a building for a limited time is build there are many materials needed that reach the maximum lifetime of 75 years.  More specific appendix 6 show that in all three models the insulation of the cavity and of the roof causes a very small amount of hidden environmental costs. This material will affect the use of energy but apparently as a material it doesn’t seem to affect the environment in a negative way considerably. There are other materials that also have a small affect but that is because they are not used much in comparison to the quantity of the insulation. 

  21

Monetary costs in relation to the hidden environmental costs The durability of a building is of influence on the Prosperity part of sustainability. A building with a long lifetime is per year cheaper than a building with a short lifetime build with the same amount of monetary costs. However building for a short lifetime might provide the possibility to use cheaper materials but the expectation is that this amount of reduction will not be sufficient.  The expectation is that building for a longer lifetime is cheaper in terms of monetary costs.  The difference between hidden environmental costs and monetary costs is made because these costs are paid by different parties but it in the end it are all costs that have to be paid. So the argument of being cheaper in terms of hidden environmental costs might weigh as much, or even more, as the argument of being cheaper in terms of monetary costs.   To be able to consider both types of costs the amount of hidden environmental costs and the total amount of monetary costs of the three models are put next to each other in the table and the graph below. More detailed information about those values is given in appendix 6. In the table the indexation of the values for both costs are presented with the values of the reference model stated as 100%.    

Description Monetary costs in 10000 €

Indexation of the monetary costs

Hidden environmental costs in 10000 €

Indexation of the hidden environmental costs

Model 1 Reference 61 100% 107 100%

Model 2 Most sustainable alternative

61 101% 22 20%

Model 3 More sustainable by short lifetime

36 59% 11 10%

 Table 4; Monetary costs and the hidden environmental costs 

  

Monetary costs and the hidden environmental costs

0

20

40

60

80

100

120

Reference Most sustainable alternative More sustainable by shortlifetime

Model

Costs in €

Monetary costs in 10000 € Hidden environmental costs in 10000 € 

  The graph shows that the monetary costs for the first two models are about the same and the third model will be substantial cheaper. However these effects are nothing compared to the decrease of the hidden environmental costs.

  22

The distribution of the monetary costs over the building parts For the distribution of the monetary costs over the building parts the same counts as for the distribution of the hidden environmental costs. The results of the three models show how the distribution of the monetary costs will shift when certain interventions are done.   In comparison to the hidden environmental costs a few mechanisms might occur. One mechanism is that a material is changed and gives a reduction of the hidden environmental costs as well as of the monetary costs. When this happens the shift of the distribution of the monetary costs will look like the shift of the distribution of the hidden environmental costs. The prosperity aspect will benefit from the modification as well.  The second mechanism is that a reduction of the hidden environmental costs is provided but the used materials become more expensive. This will show a shift of the distribution of the monetary costs in the opposite direction of the shift of the distribution of the hidden environmental costs. This will harm the prosperity aspect of sustainability.  The third mechanism is that a material is changed which gives a limited reduction of the hidden environmental costs but a substantial reduction of the monetary costs. Although the benefit for the planet part of sustainability will be limited in practice the reduction of the monetary costs might be a stronger argument and every improvement is welcome.  The table and the graph below show the result of these mechanisms in Euros. The graph of the hidden environmental costs shows a reduction for every building part at every model. This graph shows however an increase of the monetary costs for the roof, looking at the difference between the first and the second model. The graph also shows that the foundation Is very cheap which seems a little bit suspicious.   

 Building part Quantity of the monetary costs

Model 1 Model 2 Model 3Foundation 8763,6 6200,1 3755,8Façade 202262,5 170510,8 123994,3Inner walls 115706,1 100953,6 69452,6Floor 140724,9 142236,0 59616,0Roof 140048,4 192660,8 101228,0         

Table 5a; Distribution of the monetary costs          

Distribution of the monetary costs

0

50000

100000

150000

200000

250000

Foundation Façade Inner walls Floor Roof

Building part

Quantity of the

 mon

etary costs in €

Model 1 Model 2 Model 3 

 

  23

More about the shift can be said by looking at the differences in percentages. The distribution of the monetary costs over the building parts in percentages is presented in the table and graph below.  

 

.

Building part Percentage of the monetary costsModel 1 Model 2 Model 3

Foundation 1,4 1,0 1,0Façade 33,3 27,8 34,6Inner walls 19,0 16,5 19,4Floor 23,2 23,2 16,7Roof 23,1 31,5 28,3  

Table 5b; Distribution of the monetary costs in %  

Distribution of the monetary costs

0,0

10,0

20,0

30,0

40,0

50,0

60,0

Foundation Façade Inner walls Floor Roof

Building part

Percen

tage

 of the

 mon

etary costs

Model 1 Model 2 Model 3 

 The graph shows two important shifts. The floor becomes cheaper in the last model. That is because the finishing of the floor has been let out in the third model where in the second model this takes 14% of the total monetary costs for its account. Remarkable is the fact that the floor finishing only takes 3% of the hidden environmental costs. So the improvement for the planet is limited but the improvement for the prosperity is significant.  The same counts for the roof finishing. The roof finishing is about 4% of the hidden environmental costs and about 15% of the monetary costs. So let it out doesn’t affects the amount of hidden environmental costs but does affect the amount of monetary costs. 

  24

Discussion  Discussion about the results The results of the first table show that the sustainability of the used building materials is not dependent on the lifetime. The average lifetime of the used materials for the second model almost doesn’t differ from the average lifetime of the used materials of the first model. Even if it is tried to define a model with a limited lifetime, the average lifetime of the used building materials is still quit high. That means that the aim to use sustainable materials is not an argument to build for a shorter lifetime.  The difference between the first and the second model do show that by choosing building materials with the respect of sustainability a large improvement can be achieved.  The third model becomes more sustainable and the average lifetime of the used building materials drops slightly. However the sustainability of this model is lower than the other two because the total use of material is limited not because the average lifetime of the used materials is lower.   The first results show that there is no direct relation between the sustainability and the durability of building materials. The results of table three show however that the long lasting materials are contributing above average to the hidden environmental costs. So relatively the most hidden environmental costs are caused by long lasting materials. However appendix 6 shows that not every long lasting material is contributing much to the hidden environmental costs. This table also shows that for some building products there is no alternative with a short lifetime and a good sustainability.  The results about the monetary costs show that the use of sustainable materials is not more expensive, and limiting the use of materials might even save money. However sustainable materials (often natural materials) might cost more effort to maintain but when the materials provide such a saving of the hidden environmental cost it might still be worth the effort even when it will cost a little more. In this respect it must be said that there has been now information about the monetary costs of the beams and columns. For the comparison between the first and the second model this will not be of much influence. The third model might be more expensive because only in this model columns have been used but the tendency is made clear.   The results about the distribution of the hidden environmental costs and the monetary costs over the building parts show that the façade has a large contribution to both aspects. Limiting the use of material by designing a building with a small façade provides a positive affect to the sustainability of the building. However this will limit the architectural freedom for the design of the lay‐out significantly. When this freedom is considered as more valuable it should be considered that determining a limited package for the façade can also save much hidden environmental costs.   The values for the foundation can be doubted. The largest difference made for this building part is achieved by letting a way the foundation in the model. This can not be done for every building and therefore this result can not be used to make an honest consideration.   The results of the roof show that it will be hard to improve the sustainability and the monetary costs made for this improvement may be considered as out of proportion. However when it will be decided to let away the lower ceiling this can provide an easy but significant saving of the monetary costs. In that way the money can be saved for the rest of the roof construction which can be more sustainable.  In general can be stated that improvements on the sustainability should be made on the building part or product where it will have a significant effect.  

  25

Discussion in a wider perspective  For this research the report of NIBE has been used. That source is the report of a research done with the TWIN2002 method. This method makes use of the Life Cycle Analysis, check for these terms the background information in appendix 9. The information gained about this methods show that it seems to provide reliable information. At least the data are verifiable. However the direct link that is made in this research between hidden environmental costs and sustainability may be doubtful. It has been done in order to produce a readable report however using the best alternative means nothing more than using the least bad material. All the materials presented in the NIBE report will produce negative effects for the environment and they should in that sense be defined as unsustainable.  To produce real sustainable materials seems like a ‘perpetual motion’ in the way that it is per definition not possible to produce. That means that using the least bad alternative will always be the task but that doesn’t mean that the future could (or should) bring better alternatives. However sustainability is also making use of the environment to a maximum value in a way that it will not damage the possibility for the future generations. In other ways being sustainable doesn’t mean that materials can not be used at all it is all about limiting the consumption to a certain level.   Choosing the best alternative for a certain building product can be done by looking at the results of NIBE. Limiting the consumption of materials can be done in several ways. A way to do that is to design the building with fewer materials for instance less inner walls or without finishing materials. This is done for the third model after the lay‐out is already determined. Other aspects might be considered already during the design process.  An aspect that can be taken in to account during the design process is the saving of waste products during the construction of a building. This might seem banal but when this aspect is taken into account during the design process it can have consequences for the measures, the grid, the flexibility of the construction system, the opportunity to pre‐fabricate certain parts of the building and many other aspects.  The degree in which the reusability is taken into account might also contribute to the limitation of the consumption of building products on the long term. However reusability or recyclability can be done in many ways but it is also valuated in several ways. The act of recycling in the manner of down cycling is receiving many critics. Different theories about reusability are supplied. Because of the many different opportunities, the many different valuations and because it is an act which pays of on the long term it has become unclear how reusability or recyclability should be taken in to account in the design process.   The discussion of limiting the use and reusability of products is feed by the theory of Cradle‐to‐cradle 5. This theory defines that everything what is made should be made out of fully renewable materials. No waste and no down cycling. It should be possible to give the materials back to the bio‐sphere (compostable) or the techno‐sphere (reusable). The theory is inspiring but theory doesn’t take the use of energy or the monetary costs into account. Another source that might give input is the theory of Slimbouwen6. This theory is a quest to all the parties in the field of construction, to work together on smart and innovative solutions that save materials, time and energy. In contradiction to the cradle‐to‐ cradle principle this is an appeal for limiting the use of materials. Limiting the use of materials is also limiting the use of energy and monetary costs. In that respect it is a more realistic request.  

                                                                 5 Cradle to cradle, Michael Braungart, William McDonough, Search Knowledge, Heeswijk (2007) 6 Slimbouwen, Jos Lichtenberg, Aneas, Enschede (2005)  

  26

Going back to the parameter defined by the NIBE report there is another value which is used much that is the technical lifetime of the material. It has been used as an unambiguous value but this is hard to verify. The only thing known is the fact that the values are coming from the same source, with the hope that the values are determined the same way. The value gives an indication of the durability of the material but it is not guaranteed that it will reach this lifetime neither that it will last even longer. Also in what detail the material is applied, seems not to be taken in to account. However the functional unit has been defined with the respect of the lifetime. That means that materials with a lower expected lifetime have to be maintained or replaced. This is taken in to account for the determination of the hidden environmental costs.  The doubt about the actual lifetime of the building materials affects the reliability of the determination of the durability of a building. This durability of the building is defined by the average lifetime of the used building materials. Because this parameter has a maximum of 75 years the theoretical maximum lifetime of the building will be 75 years and precedents show that this is not true.    

  27

Conclusion  Conclusions from the research From the results of this research a few conclusions can be drawn.  

‐ Building with sustainable materials doesn’t mean that the technical lifetime of the building will be lower than the building which is built with conventional building materials. The other way around, to build for a short lifetime also doesn’t mean that it is more possible to use sustainable materials.  

‐ Considerable hidden environmental costs can be saved by choosing building materials carefully. 

‐ Considerable hidden environmental costs can be saved by limiting the use of the chosen building materials. 

‐ There is no direct relation between the sustainability of building materials and the durability of building materials. 

‐ Relatively the most hidden environmental costs are caused by long lasting materials 

‐ Not every long lasting material causes a high level of hidden environmental costs. ‐ Building a building with sustainable materials is not more expensive than building 

it with conventional materials. The possible negative effects on the monetary costs of using sustainable materials, do not weigh‐up to the benefits for the hidden environmental costs. 

 Conclusion for design in general This research should give an input for the design of the Science Centre. These conclusions can be used passively as an argument for a certain design decision but it has also an active function in the way that because of these conclusions smart solutions have to be found.  

‐ Sustainability will not be an argument to build for a short lifetime. The lifetime of the materials have appeared not, or barely, to be of influence on the sustainability. To design a building for a shorter lifetime might have an influence on the consideration to limit the use of building products but is not of influence on the choice of the material itself.   

‐ When the environmental classification of a building material is considered during the design process it can provide a substantial improvement of the sustainability of the design. Therefore the chosen materials should have the least hidden environmental costs as possible. That means preferably an environmental classification of 1a and if that is not possible a good argument which explains this exception. 

‐ When sustainable use of materials is required for a design, limiting the use of material should be one of the tasks during the design process. Smart solutions for saving materials can provide a considerable saving of the hidden environmental costs. That way limiting the use of material provides a positive effect on the sustainability. 

‐ Limiting the use of material can also be provided by producing less waste material. That can be achieved with a well designed standardized system. The system should be able to be pre‐fabricated and to be flexible enough to provide the freedom needed in the design of the building. This should contribute to the first conclusion ‘limiting the material use’.  

‐ Another opportunity to limit the use of materials on the long term is by finding opportunities to make the used products and materials reusable.    

‐ The façade is the building part which takes the highest percentages of the hidden environmental costs and the monetary costs for its account. Respectively about 20% and about 30%. That is because a façade is built up out of many layers so a lot of material is used for a closed façade with a cavity and insulation. That means that the way the façade is built up should be determined carefully. 

  28

‐ The research has shown that insulation has, as a material, a very small contribution to the hidden environmental load. That means that over sizing the use of insulation material and contributing to the further reduction of the use of energy for a comfortable inner climate might be done.  

‐ The need to build another building in about 25 years might still occur. In that case it should be able to demolish the building easily and it might be considered to build the building independent from the foundation to be able to build a new building on the same foundation.   

‐ To build a building, long lasting materials are needed, even if there is an intention to build it for a limited lifetime. 

‐ It might cost more effort to maintain sustainable materials but this has not been an integral part of this research. 

  Conclusion for the design of the Science Centre This research had to give input for the design of the Science Centre. The conclusion above have already bin of influence on the design so far. The conclusion below show how the conclusions in general have been translated in conclusions for the design of the Science Centre.  

‐ The task for the Science Centre will be to design a building with the use of the materials with a low hidden environmental load.  

‐ The Science Centre will not be build for a short lifetime so the technical lifetime of the building materials will not contribute in the consideration for the materials that have to be chosen. 

‐ Because of the first conclusion the main construction will be a wooden frame work. ‐ The construction will be built on a grid which provides the opportunity for a lot of 

repetition. Because of the repetition, pre‐fabrication is possible what provides the possibility to save the amount of waste material during the construction phase. 

‐ The façade will be made of wood, insulation and glass. The inner façade layer will be a wooden frame work with insulation. These elements will fill‐up the space between the columns of the main construction. The outer façade layer will be wood as well. Glass will be placed in wooden window frames. 

‐ A foundation under the building is needed because under the building a parking garage will be situated as well. However this parking garage and the foundation may have a different lifetime than the Science Centre. Therefore the hidden environmental costs of the foundation and the parking garage can not fully be ascribed to the building of the Science Centre. 

‐ When so much saving of hidden environmental costs is achieved on the materialisation aspect of the building it will be a pity to not be careful with the energy concept of the building. Therefore the installation concept should also be considered carefully. However it is not clear yet how that can be done. 

‐ So far the conclusions for the Science Centre have been drawn. However further conclusion can be drawn coming semester when this research is integrated further in the design process. 

 

  29

Sources  Sources used before the subject had become clear:  DCBA‐kwartet Duurzaam Bouwen, ir Kristel Aalbers, prof. Ir. Kees Duijvestein, Marijn van der Wagt, BOOM, Delft, 2001  Bouwstenen voor een duurzame stedenbouw, ir. F.E. Stofberg, BOOM‐S/I, SEV en Novem, Rotterdam (1996)  Bouwafval wat doe je eraan? , handleiding en checklist voor ontwerp en uitvoering, ir. D.W. Dicke, EGM onderzoek bv, Stichting Bouwresearch, Rotterdam (1992)  Bouwmaterialen en milieu, kiezen voor een duurzaam grondstofgebruik in de bouw, prof. Ir. C.A.J. Duiijvestein, ir F.E. Stofberg, ir. T. Reijenga, SDU, ‘s Gravenhage (1990)  Scheiding sloopafval loont, P.W. van Oppen Novem en stichting Bouwresearch, Rotterdam (1991)   Vademecum energiebewust ontwerpen van nieuwbouw woningen, ir. F. Stofberg, ir. Leo Gommans, ir Ernest Israels, BOOM Novem, Sittard (2000)  Studie ten behoeve van het programma “Hergebruik van bouwmaterialen” voor de stimuleringsregeling milieutechnologie.J.P.A. Lijzen, E.R.Soczo en Ch. Kamphuis, RIVM, Bilthoven (1994)  http://duurzaambouwen.senternovem.nl   Sources that have been a direct inspiration:   NIBE Milieuclassificatie bouwmaterialen, Michiel Haas, Nederlands Instituut voor Bouwbiologie en Ecologie bv, Naarden (1992)  Cradle to cradle, Michael Braungart, William McDonough, Search Knowledge, Heeswijk (2007)  Slimbouwen, Jos Lichtenberg, Aneas, Enschede (2005)    Sources that have been used for the actual research:  NIBE Milieuclassificatie bouwmaterialen, Michiel Haas, Nederlands Instituut voor Bouwbiologie en Ecologie bv, Naarden (2008)  Duurzaam & Gezond Bouwen, juli 2002, dr. Ferdinand Beetstra (TU‐Eindhoven), dr.ir. Michiel Haas, ir. René van der Loos en Ruben Abrahams, BSc, Nederlands Instituut voor Bouwbiologie en Ecologie bv, Naarden (2002)  Our common future, World Commission on Environment and Development, 1987  Cannibals with Forks, John Elkington, 1998   

  30

Appendices  

‐ Appendix 1 – Drawings of the design for the auditorium ‐ Appendix 2 – Environmental criteria that define the hidden environmental costs ‐ Appendix 3 – Determination of the building products and their quantity ‐ Appendix 4 – Determination of the environmental costs ‐ Appendix 5 – Exemplary calculation of the weighted lifetime ‐ Appendix 6 – Weighted lifetime  ‐ Appendix 7 – Hidden environmental costs and lifetime of building materials  ‐ Appendix 8 – Monetary costs ‐ Appendix 9 – Background information 

 

  31

Appendix 1 – Drawings of the design for the auditorium The drawings below show the used design of the auditorium. Underneath a few sketches about the essential architectural decisions on which the first two models are based. The third model used the drawing to determine the measures but the essential elements are interpreted more freely.    

     

Plan 

East facade 

West facade 

South facade  North facade

  32

 

  33

Appendix 2 – Environmental criteria determined by NIBE  The table below shows the environmental criteria on which the definition of the environmental costs is based. For each criterion a cost per unit is determined with which the environmental costs can be calculated. There are several other criteria that could be taken in to account but the information and relevance is apparently not sufficient to be encountered in the research of NIBE.    

  34

Appendix 3 – Determination of the building products and their quantity  These tables show which materials are used for the different models and how much they are used.  Model 1 – Reference   Building part Product group Building product Quantity UnitFoundation Ground clincher Sand 1192,3 m2

Fundation poles Prefab concrete 23,8 m2Façade Inner façade layer (bearing) Concrete ‐ reinforced 621,2 m2

Outer façade layer Brick work 945,9 m2Cavity insulation Glass wool 621,2 m2Wall finishing inside Plaster work ‐ lime stucco 453,3 m2Wall tile work Ceramique tiles, glazed/glued 167,9 m2Window frame Aluminum deepened 70,2 m

Inner walls Massive inner wall (not bearing) FGD gypsum glue blocks 497,8 m2Massive inner wall (not bearing) Brick work 301,7 m2Plinth Meranti (controlled forestry) 453,4 mWall finishing inside Plaster work ‐ lime stucco 764,6 m2Wall tile work Ceramique tiles, glazed/glued 231,0 m2Door inside Massive multiplex (standard forestry) 42,0 m2Door frame inside Tropical hardwood (controlled forestry) 252,0 m

Floor Floor on solid ground EPS‐reinf.concrete‐cement topfloor 1192,3 m2Floor tile work Ceramique tiles, glazed/glued 1101,6 m2

Roof Beams Steel ‐ I profile (20m) 432,0 mRoof plates OSB (standard forestry) 1192,3 m2Insulation flat roof Polystyrene (expanded) 1192,3 m2Roof finishing flat roof EPDM ‐ membrane 1192,3 m2Finishing ceiling Lime plaster work  1101,6 m2Lower ceiling FGC gypsum plates (incl. profiles) 1101,6 m2  

  Model 2 – Most sustainable alternative  Building part Product group Building product Quantity UnitFoundation Ground clincher PE foil 1192,3 m2

Fundation poles Wood with light concrete block (cf) 23,8 m2Façade Inner façade layer (bearing) Logs (laminated ‐ cf) 621,2 m2

Outer façade layer Logs (laminated ‐ cf) 945,9 m2Cavity insulation Sheep wool 621,2 m2Wall finishing inside Plaster work ‐ loam stucco 453,3 m2Wall tile work Ceramique tiles, glazed/glued 167,9 m2Window frame European softwood (cf) 70,2 m

Inner walls Massive inner wall (not bearing) Logs (laminated ‐ cf) 497,8 m2Massive inner wall (not bearing) loamstone brick work 301,7 m2Plinth MDF (cf) 453,4 mWall finishing inside Plaster work ‐ loam stucco 764,6 m2Wall tile work Ceramique tiles, glazed/glued 231,0 m2Door inside Massive multiplex (cf) 42,0 m2Door frame inside European softwood (cf) 252,0 m

Floor Ground floor  Wood (cf) 1192,3 m2Floor covering Cork with  acrylic cover 1101,6 m2

Roof Beams Whitewood ‐ laminated (cf) (20m) 432,0 mRoof plates Multiplex ‐ whitewood (db) 1192,3 m2Insulation flat roof Cork (expanded) 1192,3 m2Roof finishing flat roof EPDM ‐ membrane 1192,3 m2Finishing ceiling Loam plaster work 1101,6 m2Lower ceiling Chipboard (100% waste wood) 1101,6 m2  

 

  35

Model3 – More sustainable by short lifetime  Building part Product group Building product Quantity UnitFoundation Ground clincher PE foil 1192,3 m2Façade Columns Columns ‐ whitewood ‐ laminated (cf) 80,0 m

Element walls MDF (cf) 621,2 m2Façade covering Multiplex okoume (cf) 945,9 m2Cavity insulation Sheep wool 621,2 m2Window frame European softwood (cf) 70,2 m

Inner walls Massive inner wall (not bearing) MDF (cf) 497,8 m2Massive inner wall (not bearing) loamstone brick work 301,7 m2Door inside Veneer (honeycomb ‐ cf) 42,0 m2Door frame inside European softwood (cf) 252,0 m

Floor Ground floor  Wood (cf) 1192,3 m2Roof Beams Whitewood ‐ laminated (cf) (20m) 432,0 m

Roof plates Multiplex ‐ whitewood (db) 1192,3 m2Insulation flat roof Cork (expanded) 1192,3 m2Roof finishing flat roof EPDM ‐ membrane 1192,3 m2  

  36

Appendix 4 – Determination of the environmental costs  These tables show how big the environmental costs are and what the prospected lifetime is of the different materials.  Model 1 ‐ Reference  Building part Product group Building product H.e.c. /FU H.e.c. total H.e.c. in % LifetimeFoundation Ground clincher Sand 2,6 3052,3 2,9 30

Fundation poles Prefab concrete 753,3 17964,0 16,8 75Subtotal 21016,3 19,7Façade Inner façade layer (bearing) Concrete ‐ reinforced 15,9 9889,5 9,3 75

Outer façade layer Brick work 13,1 12353,7 11,6 75Cavity insulation Glass wool 0,8 497,0 0,5 75Wall finishing inside Plaster work ‐ lime stucco 2,7 1201,2 1,1 60Wall tile work Ceramique tiles, glazed/glued 2,2 372,7 0,3 75Window frame Aluminum deepened 62,2 4364,4 4,1 50

Subtotal 28678,6 26,9Inner walls Massive inner wall (not bearing) FGD gypsum glue blocks 5,5 2713,0 2,5 60

Massive inner wall (not bearing) Brick work 11,8 3563,1 3,3 60Plinth Meranti (controlled forestry) 0,2 72,5 0,1 25Wall finishing inside Plaster work ‐ lime stucco 2,7 2026,2 1,9 60Wall tile work Ceramique tiles, glazed/glued 2,2 512,8 0,5 75Door inside Massive multiplex (standard forestry) 17,5 733,3 0,7 50Door frame inside Tropical hardwood (controlled forestry) 6,8 1711,1 1,6 75

Subtotal 11332,0 10,6Floor Floor on solid ground EPS‐reinf.concrete‐cement topfloor 14,9 17706,0 16,6 75

Floor tile work Ceramique tiles, glazed/glued 3,3 3668,3 3,4 50Subtotal 21374,3 20,0Roof Beams Steel ‐ I profile (20m) 28,9 12463,2 11,7 75

Roof plates OSB (standard forestry) 1,5 1764,6 1,7 75Insulation flat roof Polystyrene (expanded) 1,9 2301,2 2,2 75Roof finishing flat roof EPDM ‐ membrane 1,7 2003,1 1,9 25Finishing ceiling Lime plaster work  2,7 2919,2 2,7 60Lower ceiling FGC gypsum plates (incl. profiles) 2,5 2776,0 2,6 50

Subtotal 24227,4 22,7Total 106628,6 100,0Average 4,3 61,1    Model 2 – Most sustainable alternative  Building part Product group Building product H.e.c. /FU H.e.c. total H.e.c. in % LifetimeFoundation Ground clincher PE foil 0,3 405,4 1,9 25

Fundation poles Wood with light concrete block (cf) 245,3 5849,0 27,1 75Subtotal 6254,4 29,0Façade Inner façade layer (bearing) Logs (laminated ‐ cf) 1,5 907,0 4,2 75

Outer façade layer Logs (laminated ‐ cf) 2,8 2658,0 12,3 75Cavity insulation Sheep wool 0,6 378,9 1,8 75Wall finishing inside Plaster work ‐ loam stucco 0,3 122,4 0,6 60Wall tile work Ceramique tiles, glazed/glued 2,2 372,7 1,7 75Window frame European softwood (cf) 5,8 409,3 1,9 40

Subtotal 4848,4 22,5Inner walls Massive inner wall (not bearing) Logs (laminated ‐ cf) 1,1 547,6 2,5 75

Massive inner wall (not bearing) loamstone brick work 1,3 395,2 1,8 60Plinth MDF (cf) 0,1 22,7 0,1 25Wall finishing inside Plaster work ‐ loam stucco 0,3 206,4 1,0 60Wall tile work Ceramique tiles, glazed/glued 1,8 415,8 1,9 75Door inside Massive multiplex (cf) 5,2 219,7 1,0 50Door frame inside European softwood (cf) 3,1 771,1 3,6 75

Subtotal 2578,5 12,0Floor Ground floor  Wood (cf) 0,6 751,2 3,5 75

Floor covering Cork with  acrylic cover 0,7 716,0 3,3 25Subtotal 1467,2 6,8Roof Beams Whitewood ‐ laminated (cf) (20m) 4,9 2108,2 9,8 75

Roof plates Multiplex ‐ whitewood (db) 0,3 333,8 1,5 75Insulation flat roof Cork (expanded) 1,0 1144,6 5,3 75Roof finishing flat roof EPDM ‐ membrane 1,7 2003,1 9,3 25Finishing ceiling Loam plaster work 0,3 297,4 1,4 60Lower ceiling Chipboard (100% waste wood) 0,5 528,8 2,5 50

Subtotal 6415,9 29,8Total 21564,5 100,0Average 4,3 60,0  

  37

Model3 – More sustainable by short lifetime  Building part Product group Building product H.e.c. /FU H.e.c. total H.e.c. in % LifetimeFoundation Ground clincher PE foil 0,3 405,4 3,7 25Subtotal 405,4 3,7Façade Columns Columns ‐ whitewood ‐ laminated (cf) 1,3 107,2 1,0 75

Element walls MDF (cf) 0,5 298,2 2,7 25Façade covering Multiplex okoume (cf) 1,2 1116,2 10,2 40Cavity insulation Sheep wool 0,6 378,9 3,5 75Window frame European softwood (cf) 5,8 409,3 3,7 40

Subtotal 2309,8 21,1Inner walls Massive inner wall (not bearing) MDF (cf) 0,5 238,9 2,2 25

Massive inner wall (not bearing) loamstone brick work 1,3 395,2 3,6 25Door inside Veneer (honeycomb ‐ cf) 11,1 465,8 4,3 25Door frame inside European softwood (cf) 3,1 771,1 7,1 75

Subtotal 1871,1 17,1Floor Ground floor  Wood (cf) 0,6 751,2 6,9 75Subtotal 751,2 6,9Roof Beams Whitewood ‐ laminated (cf) (20m) 4,9 2108,2 19,3 75

Roof plates Multiplex ‐ whitewood (db) 0,3 333,8 3,1 75Insulation flat roof Cork (expanded) 1,0 1144,6 10,5 75Roof finishing flat roof EPDM ‐ membrane 1,7 2003,1 18,3 25

Subtotal 5589,7 51,2Total 10927,2 100,0Average 6,7 50,3  

  38

Appendix 5 – Example calculation of the weighted lifetime   

Building part Hidden environmentalcosts in %

Lifetime

Foundation 10% 75Floor and roof 50% 75Façade 35% 50Finishings 5% 25   

  

The average lifetime is calculated as follows:  

1*75+1*75+1*50+1*25  225 4  

(the sum of the factors with which  the lifetimes are multiplied) 

= 4  

=   50,25 

 The outcome of this calculation is that the average lifetime would be: 50,25  When the lifetime is weighted with the hidden environmental costs it means that the lifetime is multiplied with the percentage with which the building part is contributing to the total hidden environmental costs.  10*75+50*75+35*50+5*25  750+3750+1750+125 6375

 100  (the sum of the factors with 

which  the lifetimes are multiplied) 

=  100  

=    100 

=  63,75 

 The outcome of this calculation is that the average lifetime would be: 63,75  The average lifetime grows when it is weighted with the hidden environmental costs. This can be expected because with a total of 60% the long lifetime materials do have a big influence on the total hidden environmental costs and with 5% the contribution of the short lasting materials is not significant.  

  39

Appendix 6 – Weighted average lifetime  These tables present the calculation of the weighted average lifetime. The lifetime is multiplied by the percentage of the hidden environmental costs. The sum is divided by 100.  Model 1 ‐ Reference  Building part Product group Building product H.e.c. in % Lifetime Lifetime weigthed Foundation Ground clincher Sand 2,9 30 85,9

Fundation poles Prefab concrete 16,8 75 1263,5Subtotal 19,7Façade Inner façade layer (bearing) Concrete ‐ reinforced 9,3 75 695,6

Outer façade layer Brick work 11,6 75 868,9Cavity insulation Glass wool 0,5 75 35,0Wall finishing inside Plaster work ‐ lime stucco 1,1 60 67,6Wall tile work Ceramique tiles, glazed/glued 0,3 75 26,2Window frame Aluminum deepened 4,1 50 204,7

Subtotal 26,9Inner walls Massive inner wall (not bearing) FGD gypsum glue blocks 2,5 60 152,7

Massive inner wall (not bearing) Brick work 3,3 60 200,5Plinth Meranti (controlled forestry) 0,1 25 1,7Wall finishing inside Plaster work ‐ lime stucco 1,9 60 114,0Wall tile work Ceramique tiles, glazed/glued 0,5 75 36,1Door inside Massive multiplex (standard forestry) 0,7 50 34,4Door frame inside Tropical hardwood (controlled forestry) 1,6 75 120,4

Subtotal 10,6Floor Floor on solid ground EPS‐reinf.concrete‐cement topfloor 16,6 75 1245,4

Floor tile work Ceramique tiles, glazed/glued 3,4 50 172,0Subtotal 20,0Roof Beams Steel ‐ I profile (20m) 11,7 75 876,6

Roof plates OSB (standard forestry) 1,7 75 124,1Insulation flat roof Polystyrene (expanded) 2,2 75 161,9Roof finishing flat roof EPDM ‐ membrane 1,9 25 47,0Finishing ceiling Lime plaster work  2,7 60 164,3Lower ceiling FGC gypsum plates (incl. profiles) 2,6 50 130,2

Subtotal 22,7Total 100,0 1405,0 6828,5Average 4,3 61,1 68,3    Model 2 – Most sustainable alternative  Building part Product group Building product H.e.c. in % Lifetime Lifetime weigthed Foundation Ground clincher PE foil 1,9 25 47,0

Fundation poles Wood with light concrete block (cf) 27,1 75 2034,3Subtotal 29,0Façade Inner façade layer (bearing) Logs (laminated ‐ cf) 4,2 75 315,4

Outer façade layer Logs (laminated ‐ cf) 12,3 75 924,5Cavity insulation Sheep wool 1,8 75 131,8Wall finishing inside Plaster work ‐ loam stucco 0,6 60 34,1Wall tile work Ceramique tiles, glazed/glued 1,7 75 129,6Window frame European softwood (cf) 1,9 40 75,9

Subtotal 22,5Inner walls Massive inner wall (not bearing) Logs (laminated ‐ cf) 2,5 75 190,4

Massive inner wall (not bearing) loamstone brick work 1,8 60 110,0Plinth MDF (cf) 0,1 25 2,6Wall finishing inside Plaster work ‐ loam stucco 1,0 60 57,4Wall tile work Ceramique tiles, glazed/glued 1,9 75 144,6Door inside Massive multiplex (cf) 1,0 50 50,9Door frame inside European softwood (cf) 3,6 75 268,2

Subtotal 12,0Floor Ground floor  Wood (cf) 3,5 75 261,2

Floor covering Cork with  acrylic cover 3,3 25 83,0Subtotal 6,8Roof Beams Whitewood ‐ laminated (cf) (20m) 9,8 75 733,2

Roof plates Multiplex ‐ whitewood (db) 1,5 75 116,1Insulation flat roof Cork (expanded) 5,3 75 398,1Roof finishing flat roof EPDM ‐ membrane 9,3 25 232,2Finishing ceiling Loam plaster work 1,4 60 82,8Lower ceiling Chipboard (100% waste wood) 2,5 50 122,6

Subtotal 29,8Total 100,0 1380,0 6546,0Average 4,3 60,0 65,5  

  40

Model3 – More sustainable by short lifetime  Building part Product group Building product H.e.c. in % Lifetime Lifetime weigthedFoundation Ground clincher PE foil 3,7 25 92,7Subtotal 3,7Façade Columns Columns ‐ whitewood ‐ laminated (cf) 1,0 75 73,6

Element walls MDF (cf) 2,7 25 68,2Façade covering Multiplex okoume (cf) 10,2 40 408,6Cavity insulation Sheep wool 3,5 75 260,1Window frame European softwood (cf) 3,7 40 149,8

Subtotal 21,1Inner walls Massive inner wall (not bearing) MDF (cf) 2,2 25 54,7

Massive inner wall (not bearing) loamstone brick work 3,6 25 90,4Door inside Veneer (honeycomb ‐ cf) 4,3 25 106,6Door frame inside European softwood (cf) 7,1 75 529,3

Subtotal 17,1Floor Ground floor  Wood (cf) 6,9 75 515,6Subtotal 6,9Roof Beams Whitewood ‐ laminated (cf) (20m) 19,3 75 1447,0

Roof plates Multiplex ‐ whitewood (db) 3,1 75 229,1Insulation flat roof Cork (expanded) 10,5 75 785,6Roof finishing flat roof EPDM ‐ membrane 18,3 25 458,3

Subtotal 51,2Total 100,0 755,0 5269,6Average 6,7 50,3 52,7  

  41

Appendix 7 – Hidden environmental costs, lifetime and averages  These three graphs show the information about lifetime and the hidden environmental of the used materials. The averages of both values are presented in the same graph to give an indication of meaning of the values.   Model 1 – Reference 

Hidden environmental costs and lifetime

0,0

10,0

20,0

30,0

40,0

50,0

60,0

70,0

80,0

Groun

d clincher

Fund

ation po

les

Inne

r façade

 layer (bearing)

Outer façade

 layer

Cavity in

sulation

Wall finishing

 inside

Wall tile

 work

Windo

w fram

e

Massive

 inne

r wall (no

t be

aring)

Massive

 inne

r wall (no

t be

aring)

Plinth

Wall finishing

 inside

Wall tile

 work

Doo

r inside

Doo

r fram

e inside

Floo

r on

 solid groun

d

Floo

r tile work

Beam

s

Roof plates

Insulation

 flat roo

f

Roof finishing flat roof

Finishing ceiling

Lower ceilin

g

Product group

Percen

tage

 or years

H.e.c. in % Lifetime Average % Average lifetime 

  Model 2 – Most sustainable alternative 

Hidden environmental costs and lifetime

0,0

10,0

20,0

30,0

40,0

50,0

60,0

70,0

80,0

Groun

d clincher

Fund

ation po

les

Inne

r façade

 layer (bearing)

Outer façade

 layer

Cavity in

sulation

Wall finishing

 inside

Wall tile

 work

Windo

w fram

e

Massive

 inne

r wall (no

t be

aring)

Massive

 inne

r wall (no

t be

aring)

Plinth

Wall finishing

 inside

Wall tile

 work

Doo

r inside

Doo

r fram

e inside

Groun

d flo

or 

Floo

r covering

Beam

s

Roof plates

Insulation

 flat roo

f

Roof finishing flat roof

Finishing ceiling

Lower ceilin

g

Product group

Percen

tage

 or years

H.e.c. in % Lifetime Average % Average lifetime 

  42

Model3 – More sustainable by short lifetime 

Hidden environmental costs and lifetime

0,0

10,0

20,0

30,0

40,0

50,0

60,0

70,0

80,0

Groun

d clincher

Columns

Elem

ent walls

Façade

 covering

Cavity in

sulation

Windo

w fram

e

Massive

 inne

r wall (no

t be

aring)

Massive

 inne

r wall (no

t be

aring)

Doo

r inside

Doo

r fram

e inside

Groun

d flo

or 

Beam

s

Roof plates

Insulation

 flat roo

f

Roof finishing flat roof

Product group

Percen

tage

 or years

H.e.c. in % Lifetime Average % Average lifetime 

  

  43

Appendix 8 – Monetary costs  These tables show the monetary costs of the materials in euros and in percentages for the three models.  Model 1 ‐ Reference  Building part Product group Building product M.c./FU M.c. total M.c. in %Foundation Ground clincher Sand 3,2 3755,8 0,6

Fundation poles Prefab concrete 210,0 5007,7 0,8Subtotal 8763,6 1,4Façade Inner façade layer (bearing) Concrete ‐ reinforced 63,0 39135,6 6,4

Outer façade layer Brick work 75,0 70944,0 11,7Cavity insulation Glass wool 8,5 5280,2 0,9Wall finishing inside Plaster work ‐ lime stucco 17,0 7706,1 1,3Wall tile work Ceramique tiles, glazed/glued 40,0 6716,0 1,1Window frame Aluminum deepened 1032,3 72480,6 11,9

Subtotal 202262,5 33,3Inner walls Massive inner wall (not bearing) FGD gypsum glue blocks 33,9 16875,4 2,8

Massive inner wall (not bearing) Brick work 44,5 13425,7 2,2Plinth Meranti (controlled forestry) 5,0 2266,9 0,4Wall finishing inside Plaster work ‐ lime stucco 17,0 12998,2 2,1Wall tile work Ceramique tiles, glazed/glued 40,0 9240,0 1,5Door inside Massive multiplex (standard forestry) 250,0 10500,0 1,7Door frame inside Tropical hardwood (controlled forestry) 200,0 50400,0 8,3

Subtotal 115706,1 19,0Floor Floor on solid ground EPS‐reinf.concrete‐cement topfloor 55,2 65816,1 10,8

Floor tile work Ceramique tiles, glazed/glued 68,0 74908,8 12,3Subtotal 140724,9 23,2Roof Beams Steel ‐ I profile (20m) 0,0 0,0

Roof plates OSB (standard forestry) 18,3 21819,5 3,6Insulation flat roof Polystyrene (expanded) 10,8 12877,1 2,1Roof finishing flat roof EPDM ‐ membrane 32,0 38154,2 6,3Finishing ceiling Lime plaster work  16,0 17625,6 2,9Lower ceiling FGC gypsum plates (incl. profiles) 45,0 49572,0 8,2

Subtotal 140048,4 23,1Total 607505,4 100,0  

 Model 2 – Most sustainable alternative  Building part Product group Building product M.c./FU M.c. total M.c. in %Foundation Ground clincher PE foil 3,2 3755,8 0,6

Fundation poles Wood with light concrete block (cf) 102,5 2444,3 0,4Subtotal 6200,1 1,0Façade Inner façade layer (bearing) Logs (laminated ‐ cf) 62,0 38514,4 6,3

Outer façade layer Logs (laminated ‐ cf) 65,0 61484,8 10,0Cavity insulation Sheep wool 15,0 9318,0 1,5Wall finishing inside Plaster work ‐ loam stucco 19,5 8839,4 1,4Wall tile work Ceramique tiles, glazed/glued 40,0 6716,0 1,1Window frame European softwood (cf) 650,0 45638,3 7,5

Subtotal 170510,8 27,8Inner walls Massive inner wall (not bearing) Logs (laminated ‐ cf) 36,0 17920,8 2,9

Massive inner wall (not bearing) loamstone brick work 36,0 10861,2 1,8Plinth MDF (cf) 4,0 1813,5 0,3Wall finishing inside Plaster work ‐ loam stucco 19,5 14909,7 2,4Wall tile work Ceramique tiles, glazed/glued 40,0 9240,0 1,5Door inside Massive multiplex (cf) 250,0 10500,0 1,7Door frame inside European softwood (cf) 141,7 35708,4 5,8

Subtotal 100953,6 16,5Floor Ground floor  Wood (cf) 50,0 59616,0 9,7

Floor covering Cork with  acrylic cover 75,0 82620,0 13,5Subtotal 142236,0 23,2Roof Beams Whitewood ‐ laminated (cf) (20m) 0,0 0,0

Roof plates Multiplex ‐ whitewood (db) 28,3 33742,7 5,5Insulation flat roof Cork (expanded) 24,6 29331,1 4,8Roof finishing flat roof EPDM ‐ membrane 32,0 38154,2 6,2Finishing ceiling Loam plaster work 25,0 27540,0 4,5Lower ceiling Chipboard (100% waste wood) 58,0 63892,8 10,4

Subtotal 192660,8 31,5Total 612561,3 100,0  

  44

Model3 – More sustainable by short lifetime  Building part Product group Building product M.c./FU M.c. total M.c. in %Foundation Ground clincher PE foil 3,2 3755,8 1,0Subtotal 3755,8 1,0Façade Columns Columns ‐ whitewood ‐ laminated (cf) 0,0 0,0

Element walls MDF (cf) 35,0 21742,0 6,1Façade covering Multiplex okoume (cf) 50,0 47296,0 13,2Cavity insulation Sheep wool 15,0 9318,0 2,6Window frame European softwood (cf) 650,0 45638,3 12,7

Subtotal 123994,3 34,6Inner walls Massive inner wall (not bearing) MDF (cf) 35,0 17423,0 4,9

Massive inner wall (not bearing) loamstone brick work 36,0 10861,2 3,0Door inside Veneer (honeycomb ‐ cf) 130,0 5460,0 1,5Door frame inside European softwood (cf) 141,7 35708,4 10,0

Subtotal 69452,6 19,4Floor Ground floor  Wood (cf) 50,0 59616,0 16,7Subtotal 59616,0 16,7Roof Beams Whitewood ‐ laminated (cf) (20m) 0,0 0,0

Roof plates Multiplex ‐ whitewood (db) 28,3 33742,7 9,4Insulation flat roof Cork (expanded) 24,6 29331,1 8,2Roof finishing flat roof EPDM ‐ membrane 32,0 38154,2 10,7

Subtotal 101228,0 28,3Total 358046,7 100,0  

  45

Appendix 9 – Background information  The wish to do something with sustainability provided interesting information on a few topics. This background information is presented in this summary.  Life Cylce Analysis ‐ LCA In 1992, the research centre CML presented a standardised methodology for environmental life cycle analysis, LCA. This analysis has become the international basis for environmental assessments. In an LCA, all environmental effects occurring during the lifetime of a (building) product are analysed, from the extraction of resources until the demolition or recycling of the product. The LCA contains the definition of a functional unit. This makes it possible to compare several alternatives for the same function. This comparison can be made after the inventory of the environmental effects.  TWIN and TWIN 2002 models The TWIM model was a model of the NIBE, based on the LCA procedure, to indicate the environmental effects of building materials. In the TWIN model the valuation of environmental effect is done by the definition of eight aspects on which a material could damage the environment. These aspects were valuated and weighted to indices. The choice of the eight aspects as well as the weighting method did not seem to be transparent. The TWIN2002 is an enhancement of the TWIN model. For each building product a functional unit is determined. For these functional units several material options are possible. For these materials the environmental effect divided in 17 environmental criteria are determined. These criteria are multiplied by the hidden environmental costs per unit. The total hidden environmental costs are for each building product conversed in an environmental classification. The best material option per product is given a score of 1a. The other alternatives are ranked in relation to the best option and get a score between 1a (best) and 7c (worse).  Basiswerk milieuclassificatie bouwmaterialen This document is the report of the research done by the NIBE with the TWIN2002 model as the research method. The values of the environmental criteria are given. The hidden environmental costs per material per product and the corresponding classification is presented. In addition to the determination of the environmental costs information about the lifetime, mass per unit, waste scenario, energy use during different phases, health properties and costs are presented. That makes this report, divided in three books, very complete and well documented.  Environmental costs The environmental costs can be divided in the costs made by the industry to prevent environmental damage and the hidden environmental costs. The difference is that some of these costs are accounted for in the real price of goods and some costs are not yet included in the real price of goods and are paid by society.  The hidden environmental costs can be divided in shadow‐prices and prevention costs. The shadow‐price reflects the price society is willing to pay for the achievement of an environmental goal. This price is determined through the cost of the last necessary measure to attain a target. Prevention costs to sustainability are costs of preventive measures, necessary to reduce the environmental damage to a sustainable level.   Environmental classification  For every building product a best alternative is determined by NIBE. This material gets a classification of 1a. For all the other materials the classification is related to this best alternative, the worst classification is 7c. It should be taken in to account that a good classification doesn’t necessarily mean a low value of hidden environmental costs.  

  46

Greencalc Greencalc is a software program wherein the environmental costs can be calculated on a building scale and on the scale of a certain area. The costs are calculated for the aspect of material use, energy performance, water management and mobility. The theoretical foundation of the material part is based on TWIN2002. It is a very complete program but the outcome is therefore not very transparent. The way that the defined user of the building has an influence on the results is not clear, also the automatic generation of a reference building is unclear.   Cradle to cradle ‐ C2C Cradle to cradle is a relative new theory that gets a lot of attention. Two Americans have written an inspiring book with this title in which they explain their theory about sustainability. The basis for the theory is the statement that everything what is made should be made out of fully renewable materials. No waste and no down cycling. It should be possible to give the materials back to the bio‐sphere (compostable) or the techno‐sphere (reusable).  With this theory the writers are dealing with the unattractive statement that we should use less. They state that we are not going to make it with limiting our use and they also state that it is more attractive to be able to use even more because throwing the product or a material away makes it possible to reuse it. The theory is inspiring but because the writers do not focus on money and energy the whole theory seems impossible, it looks like a ‘perpetual motion’. In the end the term has become a synonym for sustainability, a brand that companies like to be associated with.       Slimbouwen  Slimbouwen is a concept not a recipe. The book with this title explains the concept and the writer is a quest to all the parties in the field of constructing to work together on smart and innovative solutions that save materials, time and energy. In contradiction to the cradle to cradle principle this is a appeal for limiting the use of materials. Limiting the use of materials is also limiting the use of energy and monetary costs. In that respect it is a more realistic request. However the statement of the writers of cradle to cradle is that limiting use is not going to be enough. The concept of ‘slimbouwen’ doesn’t overcome this possible problem.  Energie Prestatie Norm ‐ EPN  The EPN is the tool of the Dutch government to have influence on the sustainability of a new building. It is a calculation that only takes in to account the energy performance of the building during the use and not during the constructing and demolishing phase. In addition to that, the sustainability is more than the performance on energy use. On the one hand there is a lot of criticism on the norm by people that has to follow the norm and therefore they have to make sometimes strange decisions. On the other hand when sustainability is really wanted there are other tools that can provide more detailed information about the total sustainability of the building but these tools are optional.   

  47

Appendix 10 – The influence of the research on the design process.  The conclusions of the research are clear. Use less material and use organic materials like wood as much as possible. These conclusions have to fit in the architectural approach although it might be questionable what priority is made after all the architecture and the results of the research should meet each other somehow. 

 In the design of the Science Business Centre the direct influence of the research is visible by the choice for wooden beams, wooden floor elements and the wooden façade. The construction and installations are not covered with a lowered ceiling so that use of material has been saved. The wooden beams are laminated in order to make a wider span possible. This shows that when a wider span is needed it is not necessary to use steel or concrete. The section of the wooden beam might be bigger but the weight is lower so it is questionable what the definition is of ‘using more material’. The wooden floor is made out of wooden plate elements built by wooden channels. Very light and very efficient, not only constructively but also in assembling. It can be made very accurate and the efficiency provides less waste material. A very big benefit of this product is that the bottom is wood so finishing materials are not needed. The wooden façade has been kept very simple. It is just wooden shelves without any profile. The façade is too high to cover the height with one shelf so horizontal cuts are needed to cover the façade. The composition is made in a way that is does not takes much waste material.  The bottom of the floor is wood, which provides a warm impression of the space by assembling the installation in a well‐considered composition a lowered ceiling is not needed. The visibility of the installations even fits the technical atmosphere the building is made for. The conclusion to use less material has also had influence on the design. Line elements need less material than plate or plane elements. Therefore using more line elements for the construction in order to decrease the thickness of the plate elements mean in principle a limitation of the use of materials. It may seem like a lot of construction material is needed by using a relative small grid measure but it makes it possible to lower the floor thickness. However, the small grid is of course also an architectural reason so this is used as a principle. The real effect is not optimized.   

 

  48

The principle also effects the façade made with a wooden framework with thin plates filled with insulation. Insulation material is not so much on influence on the sustainability. Using it a lot does have a positive effect on the energy use. The design contains a patio. The outer space has a big influence on the use of material because it provides extra façade. However, it provides more daylight and it determines the experience of space so it is very much an architectural reason. A more compact design should be much better in terms of saving materials but here the architecture weighs more. To apply vegetation roof means a heavier construction. Therefore, the vegetation roof as a material is not more sustainable than EPDM foil but this application provides a better water management, it works as an air filter and it works as a buffer for the temperature so it has other good qualities.  This example shows that the conclusions of the research are a bit narrow. In order to be able to do the research the subject has been specified but there are more aspects of sustainability that should be taken in to account.  The most important conclusion after a design process in which the approach was to be a little bit more responsible and sustainable is that it is very hard to convince people with the reason that a certain solution is more sustainable. That is because architecture is still far more important but the second reason is that the word ‘sustainable’ is so wide interpretable and it can mean so much that knowing more about it doesn’t make it easier to communicate and debate about it.      

  

  49