GUIDING THE CONSTRUCTION INDUSTRY TOWARDS MORE …€¦ · relaties tussen bepalende factoren....

91
GUIDING THE CONSTRUCTION INDUSTRY TOWARDS MORE SUSTAINABLE BUILDING WORKING TOWARDS A CLEAR MODEL FOR IDF BUILDING CRITERIA Content: Master Thesis Title: Guiding the construction industry towards more sustainable building Subtitle: Working towards a clear model for IDF Building criteria Name: Stefan Binnemars Student Number: S0112585 University: University of Twente Master Track: Industrial Design Engineering Master Specialisation: Architectural Building Components Design Engineering Internship: Van Dijk Groep Supervisors: prof. dr. ir. J.I.M. Halman University of Twente assoc prof. dr. ir. E. Durmisevic University of Twente mr. W. Sturris Van Dijk Groep ing. J. ter Waarbeek Van Dijk Groep Date: 09/21/2011 Report number: OPM ‐ 1050

Transcript of GUIDING THE CONSTRUCTION INDUSTRY TOWARDS MORE …€¦ · relaties tussen bepalende factoren....

Page 1: GUIDING THE CONSTRUCTION INDUSTRY TOWARDS MORE …€¦ · relaties tussen bepalende factoren. Implementeren van een grotere variëteit aan strategieën. Bepalen van de verschillende

 

 

 

 

 

 

 

GUIDING THE CONSTRUCTION INDUSTRY TOWARDS MORE SUSTAINABLE BUILDING 

WORKING TOWARDS A  CLEAR MODEL FOR IDF  BUILDING CRITERIA 

 

 

 

 

 

 

Content:     Master Thesis  Title:      Guiding the construction industry towards more sustainable building Subtitle:    Working towards a clear model for IDF Building criteria  Name:      Stefan Binnemars Student Number:   S0112585  University:     University of Twente Master Track:     Industrial Design Engineering Master Specialisation:  Architectural Building Components Design Engineering  Internship:    Van Dijk Groep  Supervisors:    prof. dr. ir.     J.I.M. Halman    University of Twente 

assoc prof. dr. ir.   E. Durmisevic     University of Twente mr.       W. Sturris     Van Dijk Groep ing.      J. ter Waarbeek   Van Dijk Groep  

Date:       09/21/2011 Report number:   OPM ‐ 1050 

Page 2: GUIDING THE CONSTRUCTION INDUSTRY TOWARDS MORE …€¦ · relaties tussen bepalende factoren. Implementeren van een grotere variëteit aan strategieën. Bepalen van de verschillende

   

Page 3: GUIDING THE CONSTRUCTION INDUSTRY TOWARDS MORE …€¦ · relaties tussen bepalende factoren. Implementeren van een grotere variëteit aan strategieën. Bepalen van de verschillende

PREFACE 

This  report  is  the  result  of  a  scientific  research  that was  executed  to  finish  the master  track Industrial  Design  Engineering  specialized  in Architectural  Building  Components Design  at  the University of Twente  in  the Netherlands. The  research was executed at  the Van Dijk Groep  in Enschede.  

From the start of my study Industrial Design, I always was interested in both product design and architecture. This being said I took all the chances I had to combine the two. Firstly in my free to choose assignment, later in the master specialization Architectural Building Components Design Engineering. This  in  fact  is  the best suitable specialization I could have wished  for.  In  the  first year of the master I got the opportunity to become more involved with the master specialization in  the  form  of  research  into  a  Building  Component  Database.  I  had  just  finished  the  course Product Life Cycle which intrigued me, thinking about the whole lifecycle of a product was kind of  new  to me.  Together with  Tjark  van  de Merwe  hours were  spend  to  discuss  and working towards such a Building Component Database. This research has never been finished but offered a  nice  knowledge  base  for  both  Tjark  and  me.  Time  passed  by  and  I  saw  several  models  of colleague  students  being  developed,  but  I  missed  something.  While  one  model  focused  on transformation  capacity,  and  another model  aimed  for  bringing  together  several  professional tools, I saw what was missing. A lot of calculation and assessment tools exist, but there was not one tool which was complete, covering all aspects of sustainable building. I then knew, I wanted to learn about all aspects of sustainable building and bring them together.  

As I became more closely  involved with the master specialization I became a student assistant for  Elma  Durmisevic.  Although  it  was  a  secretary  kind  of  job  I  met  a  lot  of  people  in  the construction innovation scene. I knew if I wanted to learn about sustainable building and bring the pieces together I needed a company which was also  interested  in sustainable building and innovation. During several symposia I saw several innovative building concepts and met the IDF Building  Methodology.  The  two  IDF  building  concepts  which  got  most  of  my  interest  were ‘Mindbuilding’ and ‘Passend Wonen’. Although Mindbuilding was a little further ahead with the development, ‘Passend Wonen’ showed more promise. I now knew what I wanted for my master thesis,  I wanted  to  connect  theory  and practice,  combining  an  assessment  tool,  or design  tool with  a  building  concept. When  I  knew  that,  I  contacted  several  companies  of which  I  thought they could be interested. I am glad that Wim Sturris offered me the opportunity to work on my master thesis at the Van Dijk Groep.  

This  report  will  describe  my  journey  from;  learning  to  understand  sustainability,  and discovering  what  steps  are  already  taken,  to  defining  a  space  for  sustainable  building  and creating a model for IDF building.   I  am glad with  the  results  of my  research  and  I would  like  to  thank Tjark  van de Merwe and Harm Peters for their feedback and helpful criticism on the model, Harry de Haan for sharing his vision on the world and society, and Tanja Scheelhaase for the eye‐opener to think in terms of top‐line. I want to express my special thanks to my supervisors; Elma Durmisevic for sharing her knowledge  and  guiding  me  along  the  road  of  my  thesis,  Joop  Halman  for  his  encouraging feedback,  Wim  Sturris  for  sharing  his  vision  on  the  construction  industry  and  sharing  the ‘Passend Wonen’  concept,  and  Jeroen  ter Waarbeek  for  introducing me  into  the world  of  the construction  industry. Lastly,  I would  like  to  thank my  family  for  their support, and especially my girlfriend Karin Postma for her helpful feedback, sharing of thoughts, and great support.   Stefan Binnemars Enschede, September 2011   

Page 4: GUIDING THE CONSTRUCTION INDUSTRY TOWARDS MORE …€¦ · relaties tussen bepalende factoren. Implementeren van een grotere variëteit aan strategieën. Bepalen van de verschillende

SUMMARRY 

The  traditional  building methodology  is  no  longer  suitable.  The  construction  industry  puts  a high burden on the environment, while governments try to reduce the global carbon footprint. Buildings  are  made  for  one  single  purpose,  while  the  society  is  changing,  and  the  user requirements  change more  frequently  and more  drastically  than  ever  before.  This  new  trend craves for more flexibility while buildings seem to be more and more tangled up. This asks for more suitable, more sustainable solutions.  

This invoked a lot of reactions in the forms of rules and legislations, assessment tools, and design methodologies. Although they all aim for a better future, there are a lot of differences between them. Combining most of today’s leading responses resulted in a rough outline of a field which defines  sustainable  building.  This  field  consists  of  seven  categories;  Environment,  Indoor Climate, Life Cycle Economics, Management, Materials, Usability, and Visual Quality. They are all defined based on the triple top line philosophy.  

IDF  Building  is  one  of  the  latest  building methodologies,  and  tries  to  learn  from  the  past  by incorporating the strong points of other models. The IDF building methodology incorporates the whole  life  cycle  of  the  building  and  its  materials.  Within  IDF  the  focus  shifts  to;  Industrial Production  to  manufacture  high  quality  products  and  reduce  the  need  for  craftsmanship; adaptation of building to individual use requirements during its use phase to lengthen the useful life of a building; use of Cradle‐to‐Cradle and Triple Top Line approach to answer for the need for sustainability; and focus on a Design for Disassembly approach to create flexible systems that could be replaced, reused, reconfigured and whose materials could be up‐cycled after its useful life. The main goals of the IDF Building Methodology can be summarized by: High Quality, High Usability, Buildings with Unique  Identities, Low Environmental  Impact or Positive  Impact, and Economical  Feasibility  considering  the whole  building  and material  life  cycle.  To  reach  these goals the IDF Building Methodology has four main strategies: Industrial Production, Design for Individual Identity, Sustainable Design, and Flexible Buildings.  

To  define  the  IDF  Building Methodology  the  four main  strategies  are  linked  to main  criteria. Industrial  to Organisation  and Production,  Individual  to Adaptability,  Environment  to  Energy, Materials, Pollution, and Water, Flexible to Building Hierarchy, Functionality, Interfaces, Material Levels,  and  Reusability.  For  all  these  main  criteria,  sub‐criteria  and  determining  factors  are defined. For all the determining factors are options and scores defined to create the model.  

To  put  the model  to  the  test  two  test  cases  are  performed,  one  on  a  building  level  with  the ‘Passend Wonen’ concept, one on a system level with the ‘Plug’. The results gave useful feedback for  the  building  concept,  system  and  last  but  not  least  for  the model  itself.  ‘Passend Wonen’ could make some improvements in the Industrial and Environment categories, but scored very high  on  Individual  and  Flexible.  For  the  ‘Plug’  the  three  concepts  all  seem  feasible,  however before choosing one concept based on the IDF Model a normalization would be desirable.   

Future improvements for the model may lay in the next options: Integration of the possibility to choose  the  kind  of  system,  this  allows  normalization  and  defining  of  the  set  of  determining factors,  detailed  research  into  the  social  and  industrial  aspects,  defining  relations  between determining factors, implementing of more possible strategies, determining of different levels of IDF Building, and lastly economic and strategic feedback.    

Page 5: GUIDING THE CONSTRUCTION INDUSTRY TOWARDS MORE …€¦ · relaties tussen bepalende factoren. Implementeren van een grotere variëteit aan strategieën. Bepalen van de verschillende

SAMENVATTING 

De  traditionele bouwmethodologie  is niet  langer voldoende. De bouwindustrie  zorgt  voor  een zware  belasting  op  het  milieu,  terwijl  overheden  juist  proberen  de  globale  CO2  footprint  te reduceren. Gebouwen worden steeds vaker gemaakt met slechts één doel voor ogen, terwijl het steeds  vaker  voorkomt  dat  er  veranderingen  nodig  zijn  en  de  gewenste  veranderingen  zijn steeds  drastischer. Deze  tendens  vraagt  voor meer  flexibiliteit  terwijl  hedendaagse  gebouwen steeds complexer worden. Dit vraag voor beter passende, duurzamere oplossingen. Hierop zijn verschillende reacties gekomen. Zowel door overheden in de vorm van regels en wetgeving, als in  beoordelingsprogramma’s  en  nieuwe ontwerp methodes. Hoewel  deze  allen  gericht  zijn  op een betere toekomst, bevatten ze toch een heleboel verschillen. Door de verschillende reacties te combineren is er een ruwe omschrijving ontstaan van een veld welke duurzaamheid definieert. Dit  veld  bestaat  uit  zeven  categorieën:  Milieu,  Binnenklimaat,  Levenscyclus  economie, Management,  Materialen,  Bruikbaarheid  en  Visuele  Kwaliteit.  Al  deze  categorieën  zijn gedefinieerd met behulp van de ‘Tripple Top Line’ filosofie.   

IDF  Bouwen  is  een  van  de meest  recente  bouwmethodologieën,  en  probeert  te  leren  van  het verleden door de sterke punten van andere modellen toe te passen. De IDF bouwmethodologie neemt de hele levenscyclus van een gebouw en zijn materialen in acht. IDF Bouwen richt zich op: Industriële Productie om zo  tot  kwalitatief hoogwaardige producten  te  komen en het  vereiste vakmanschap  te  verlagen:  Aanpassing  van  het  gebouw  aan  Individuele  gebruikerswensen gedurende  de  gebruiksfase  van  het  gebouw  om  zo  het  nuttige  leven  van  een  gebouw  te verlengen:  Toepassing  van  ‘Cradle‐to‐Cradle’  en  ‘Triple  Top  Line’  denken  om  aan  het duurzaamheids vraagstuk te voldoen: Gericht op ‘Design for Disassembly’ om flexibele systemen te creëren welke vervangen, opnieuw gebruikt, en opnieuw geconfigureerd kunnen worden. De hoofddoelen  van  de  IDF  Bouwmethodologie  kunnen  worden  samengevat  als:  Hoge  Kwaliteit, Hoge  Bruikbaarheid,  Gebouwen  met  unieke  Identiteiten,  Lage  Impact  op    het  Milieu  of  een Positieve Impact en Economisch Uitvoerbaar waarbij gekeken word naar de gehele levenscyclus van het gebouw en zijn materialen. De  IDF Bouwmethodologie heeft vier hoofdstrategieën om deze  doelen  te  realiseren:  Industriële  Productie,  Ontwerpen  voor  de  Individuele  Identiteit, Duurzaam  Ontwerp,  en  Flexibele  Gebouwen.  De  vier  hoofdcategorieën  zijn  gekoppeld  aan hoofdcriteria.  Industrieel  is  gekoppeld  aan  Organisatie  en  Productie,  Individueel  aan Aanpasbaarheid,  Milieu  aan  Energie,  Materialen,  Vervuiling  en  Water,  Flexibel  aan  Gebouw Hiërarchie,  Functionaliteit,  Interfaces,  Materiaal  Niveaus  en  Herbruikbaarheid.  Voor  al  deze hoofdcriteria  zijn  subcriteria  en  bepalende  factoren  gedefinieerd.  En  voor  alle  bepalende factoren zijn opties en scores gedefinieerd om zo tot een model te komen.  

Om  het  model  te  testen  zijn  er  twee  testcasus  uitgevoerd,  één  op  gebouwniveau  met  het ‘Passend Wonen’ concept, en één op systeemniveau met de  ‘Plug’  . De resultaten gaven nuttige terugkoppeling voor het bouwconcept, het systeem en voor het model zelf. ‘Passend Wonen’ kan zichzelf nog verbeteren  in de categorieën Industrieel en Milieu, het concept scoorde heel hoog op  Individueel  en Flexibel. Voor de  ‘Plug’  lijken alle drie  concepten uitvoerbaar, het  zou beter zijn  om  een  normalisatie  toe  te  passen  in  het  IDF  model  voor  systemen  voordat  het  als keuzemodel kan functioneren.  

Toekomstige verbeteringen voor het model kunnen in de volgende opties liggen: Integratie van de mogelijkheid een systeemtype te kiezen, dit maakt normalisatie toe en geeft de mogelijkheid om  een  selectie  te  maken  in  de  bepalende  factoren  welke  relevant  zijn  voor  het  specifieke systeem.  Een  diepteonderzoek  naar  de  sociale  en  industriële  aspecten.  Het  definiëren  van  de relaties  tussen  bepalende  factoren.  Implementeren  van  een  grotere  variëteit  aan  strategieën. Bepalen  van  de  verschillende  niveaus  van  IDF  Bouwen.  En  als  laatste  Economische  en Strategische terugkoppeling.   

Page 6: GUIDING THE CONSTRUCTION INDUSTRY TOWARDS MORE …€¦ · relaties tussen bepalende factoren. Implementeren van een grotere variëteit aan strategieën. Bepalen van de verschillende

INDEX 

 

1.  Background ................................................................................................................................................................. 4 

1.1.  Introduction ...................................................................................................................................................... 4 

1.2.  Changing Society ............................................................................................................................................. 4 

1.3.  Sustainability .................................................................................................................................................... 5 

1.4.  Building process .............................................................................................................................................. 5 

1.5.  People, Planet, Profit ..................................................................................................................................... 6 

1.6.  IDF Building ...................................................................................................................................................... 6 

1.7.  Van Dijk Groep ................................................................................................................................................. 7 

1.8.  Passend Wonen ............................................................................................................................................... 7 

1.9.  Conclusion ......................................................................................................................................................... 7 

2.  Research Methodology ........................................................................................................................................... 8 

2.1.  Problem Definition ......................................................................................................................................... 8 

2.2.  Research Scope ................................................................................................................................................ 8 

2.3.  Research Goal ................................................................................................................................................... 8 

2.4.  Research Questions ........................................................................................................................................ 9 

2.5.  Research Model ............................................................................................................................................... 9 

2.6.  Research Methodology .............................................................................................................................. 10 

3.  The Need for Change of Building Methodology ........................................................................................ 12 

3.1.  Sustainable Development Needed! ....................................................................................................... 12 

3.2.  Construction Industry ................................................................................................................................ 18 

3.3.  Reporting, Standardization and Legislation ..................................................................................... 18 

3.4.  System Evolution ......................................................................................................................................... 21 

3.5.  Conclusions .................................................................................................................................................... 22 

4.  Response to the Need for Change ................................................................................................................... 23 

4.1.  Strategies and Approaches ...................................................................................................................... 23 

4.2.  IDF‐Building ................................................................................................................................................... 27 

4.3.  Triple bottom Line ...................................................................................................................................... 27 

4.4.  Conclusion ...................................................................................................................................................... 30 

5.  Sustainable Building ............................................................................................................................................. 31 

5.1.  The Field .......................................................................................................................................................... 31 

5.2.  Resulting Model ............................................................................................................................................ 32 

5.3.  IDF‐Building ................................................................................................................................................... 36 

5.4.  Conclusions .................................................................................................................................................... 40 

6.  IDF Building Methodology ................................................................................................................................. 41 

6.1.  IDF Methodology .......................................................................................................................................... 41 

Page 7: GUIDING THE CONSTRUCTION INDUSTRY TOWARDS MORE …€¦ · relaties tussen bepalende factoren. Implementeren van een grotere variëteit aan strategieën. Bepalen van de verschillende

6.2.  “Passend Wonen” ......................................................................................................................................... 43 

6.3.  Model Breakdown ....................................................................................................................................... 44 

6.4.  Hierarchical Structure of the IDF Model ............................................................................................ 47 

6.5.  Sources of scores .......................................................................................................................................... 49 

6.6.  Model Development .................................................................................................................................... 58 

6.7.  Conclusion & Recommendations about the IDF Building Methodology ............................... 61 

7.  Test Case Design .................................................................................................................................................... 63 

7.1.  The ‘plug’ ......................................................................................................................................................... 63 

7.2.  Design Parameters ...................................................................................................................................... 63 

7.3.  Concepts .......................................................................................................................................................... 65 

7.4.  Conclusions .................................................................................................................................................... 69 

8.  Test Case Evaluation ............................................................................................................................................ 70 

8.1.  Is ‘Passend Wonen’ IDF? ........................................................................................................................... 70 

8.2.  Conclusions & Recommendations for the IDF Model ................................................................... 76 

9.  Reflection .................................................................................................................................................................. 78 

9.1.  Sustainability ................................................................................................................................................. 78 

9.2.  IDF Building ................................................................................................................................................... 78 

9.3.  ‘Passend Wonen’ .......................................................................................................................................... 79 

10.  Discussion, Conclusions and Recommendations ................................................................................. 80 

10.1.  Conclusion Research .............................................................................................................................. 80 

10.2.  Recommendations Research .............................................................................................................. 80 

10.3.  Recommendations Passend Wonen ................................................................................................ 81 

10.4.  Discussion about Research ................................................................................................................. 82 

References .......................................................................................................................................................................... 83 

 

   

Page 8: GUIDING THE CONSTRUCTION INDUSTRY TOWARDS MORE …€¦ · relaties tussen bepalende factoren. Implementeren van een grotere variëteit aan strategieën. Bepalen van de verschillende

4  

1. BACKGROUND 

This chapter provides a background on the incentives for this report.  

1.1. INTRODUCTION 

In  1987  the  Brundtland  commission published  their  report  “Our  Common Future” (1) which made the world aware of the potential danger of our way of living and the  magnitude  of  this  problem.  The commission  made  the  statement  which  is highlighted  in  the  box  at  the  beginning  of this  chapter.  Their  report  ignited  a  search for  sustainable  alternatives  in  various sectors of the society to make steps towards a more sustainable future.  

The  building  industry,  an  industry  with  a high negative  impact on the environment, is one  of  the  industries which  has  to  become more  sustainable.  The  traditional  building methods  are  not  sufficient  anymore  and should  be  replaced  by  more  suitable methods  to  ensure  the building  industry  to meet  the  housing  needs  of  the  present without  compromising  the  ability  of  future generations  to  meet  their  own  needs.  To come to a more sustainable building method several steps have been made. Examples are energy  efficient  buildings,  adaptable buildings  and  cradle  to  cradle  buildings. Now  however  it  is  time  to  focus  on  an integrated  approach,  an  approach  which combines  the  small  steps  towards  a  leap forward in sustainable building.  

 

1.2. CHANGING SOCIETY  

The society is subject to change. The effects of the baby boomers after World War II can provide  a  problem  in  the  near  future.  The aging of the population (Figure 1) will result in  a  change  in  demand  in  the  housing market.  

A  second  change  in  society  is  the  lifestyle change  within  the  population,  which  is becoming  more  and  more  dynamic  which causes    the  average  household  size  and composition  to  change  (Figure  2).  The lifestyle,  and  with  this  the  corresponding housing needs, changes more frequently and more drastically nowadays. 

The  third  change  in  the  housing  market  is the  change  from  a  supply  driven  to  a demand  driven  market  (2).  In  the  demand driven  market  the  requirements  of  the consumer  become  part  of  the  design process. 

In the 1970s, 1980s and 1990s the focus of the  construction  industry  was  on  family housing. However,  because  of  the  changing society, now it is time to convert to housing for  the  elderly  people.  Since  the  needs  of society are subject to change there is a need for more adaptable building methodology.  

0,0%10,0%20,0%30,0%40,0%50,0%

1950

1960

1970

1980

1990

2000

2010

Population Breakdown

Age 0 to 20

Age 20 to 40

Age 40 to 65

Age 65 to 80

Age 80+

0,0%20,0%40,0%60,0%80,0%100,0%

1950

1965

1980

1995

2010

Household Breakdown

One person Household

Multiple persons Household

Average Household size (1950=100%)

”Humanity has the ability to make development sustainable to ensure that it meets the needs of  the  present  without  compromising  the  ability  of  future  generations  to  meet  their  own needs” (1) 

FIGURE  1,  POPULATION  BREAKDOWN  OF  THENETHERLANDS (1950‐2010) (91) 

FIGURE  2,  HOUSEHOLD  BREAKDOWN  OF  THE NETHERLANDS (1950‐2010) (90) 

Page 9: GUIDING THE CONSTRUCTION INDUSTRY TOWARDS MORE …€¦ · relaties tussen bepalende factoren. Implementeren van een grotere variëteit aan strategieën. Bepalen van de verschillende

5  

Therefore  ability  to  disassemble  and disconnect  parts  with  different  life expectancies  will  become  more  and  more important  in  the  future.  The  changing society  is  unpredictable  but  it  is  easy  to predict that it will change(3). 

A  change  in  the  construction  world  is  the expected  shift  from  building  new  buildings to  renovating  old  buildings  for  new purposes or better suitability for the current requirements. (4)(5)(6) 

1.3. SUSTAINABILITY  

Most of today’s leading scientists and world leaders  agree  on  the  fact  that  the  world  is subject  to  climate  change(7)(8).  Therefore sustainability  has  become  an  important subject  on  the  political  agenda.  There  are some  examples  like  the  1989  Montreal Protocol  (9)  which  successfully  prohibited the  use  of  several  materials  causing  the depletion  of  the  ozone  layer.  And  sixteen years later, in 2005, the Kyoto protocol (10) entered  into  force. This  protocol  pleads  for reduction  in  the  emission  of  greenhouse gasses (CO2, CH4, N2O, HFCs, PFCs, and SF6). It  was  this  time  that  the  high  negative impact  on  the  environment  by  the construction industry was noticed.  

The  construction  industry,  including  the complete supply chain  for construction and the  built  environment,  are  the  main contributors  to  CO2  emissions  (11)(12), energy  consumption  (13),  depletion  of natural  resources  (13),  and  the  creation  of waste  (14)(15).  These  are  all  connected  to the mayor problems which our planet faces.   

One of the underlying reasons for this is the traditional way of building which considers a  building  to  be  designed  for  one  specific function,  while  in  the  current  society  the function  of  a  building  is  subject  to  change. This contradiction often causes the owner of the  building  to  choose  to  demolish  the building,  causing  a  lot  of  waste,  before  the end  of  its  maximum  technical  lifetime  is reached.  This  conflict  between  the functional lifetime and the technical lifetime 

of  a  building  makes  the  current  building methods inefficient (16).  

1.4. BUILDING PROCESS  

Besides  the  shift  to  a  demand  driven market,  there  are  three  problems  in  the building  industry.  These  are  high  failure costs,  estimated  the  be  10.3%  of  the  total costs(17)(18)(19),  a  to  be  expected  lack  of skilled labour in the future(15)(20)(21), and to  complete  the  summary  the  construction industry  is  one  of  the  most  dangerous sectors(22)(23) with  an    accident  rating  of 4.1 % of the personnel a year(24). 

To cope with these problems, to reduce the costs and  to  improve  the quality,  there  is  a market trend visible in the building industry towards  prefabrication.  Companies  aim  to complete  the  building  process  in  less  time with  higher  quality  by  this  conversion towards  prefabrication.  It  is  expected  that this way of building reduces the failure costs (25)(26). Other options to reduce the failure costs are the sharing of knowledge between companies  (27),  complete  supply  chain management (28) and cooperation between companies (29).   

The  total  built  environment  is  growing approximately 1.1% a year but  this  growth is  declining  (Figure  3).  The  rest  of  all building  activity  focuses  on  upgrading  or replacing the current built environment.  

 

FIGURE  3,  ANNUAL  GROWTH  OF  THE  BUILT ENVIRONMENT,  THE  NETHERLANDS  (1989‐2009) (30) 

 

0,00%

0,50%

1,00%

1,50%

2,00%

2,50%

1989

1991

1993

1995

1997

1999

2001

2003

2005

2007

2009

Annual Growth of the Built Environment

% Growth of the Built Environment

Page 10: GUIDING THE CONSTRUCTION INDUSTRY TOWARDS MORE …€¦ · relaties tussen bepalende factoren. Implementeren van een grotere variëteit aan strategieën. Bepalen van de verschillende

6  

1.5. PEOPLE, PLANET, PROFIT 

Elkington  defines  in  his  book  ‘Cannibals with  Forks’  (31),  that  new  developments should  be  based  on  a  triple  bottom  line, which  combines  the  social,  ecological  and economical  bottom  line  (Figure  4). Furthermore  Elkington  states  that  only when  these  three  bottom  lines  are  in balance  development  can  be  truly sustainable.  

To  prove  this  statement,  the  relations between  the  bottom  lines  should  be clarified.  If  there  is  a  strong  relation,  then the  functional  life  expectancy  will  drop below  its  maximum  technical  live expectancy.  This  will  lead  to  the demolishing  of  the  building  before  the maximum technical  life expectancy and will result  in  loss  of  the  potential  of  the materials.  Therefore  it  will  not  be  as sustainable as possible.  

The  report  ‘Bouwen met  Tijd’  (3)  indicates that  buildings  are  most  often  being demolished  because  they  do  not  fit  today’s quality  standards.  This  indicates  that  if  the people  do  not  want  to  live  in  the  building (e.g. a  low Social Value)  its Economic Value will  drop, making  it  unprofitable  to  sustain and eventually it will inevitably   lead to the demolishing  or  renovation  (e.g.  adding money  to  increase  the Economic and Social Value) of the building. 

When  the  Environmental  impact  (negative Environmental  Value)  is  high  while  in operation,  and  the  government  adjusts  the requirements,  the  owner  needs  to  upgrade the  building  (need  for  improvement  in Economic  and  Social  Value).  When  the building  is  upgraded  both  Economic  and Social  Value  will  rise.  When  upgrading  is refused  the  building  will  eventually  be demolished because of the regulations.  

An  important  new  development  of  this philosophy  is  the  triple  top  line  which focuses on positive effects in the three areas. Both  will  be  discussed  more  elaborate  in section 4.3. 

 

 

FIGURE  4,  GRAPHICAL  REPRESENTATION  OF THE TRIPPLE BOTTOM LINE 

1.6. IDF BUILDING 

In  the  end  of  the  previous  millennium  the Dutch  government  responded  to  this  need for  more  sustainable  development  by initiating  IFD  building.  However  the  initial goals  were  good  the  methodology  did  not require an integration of all aspects. This led to  buildings  which  were  specifically designed  focussed on  Industrial production or  Flexibility.  IDF  Building  is  a  building methodology which aims to set the next step towards sustainable building. IDF is a Dutch acronym  in  which  the  I  stands  for Industrial/Individual,  the  D  stands  for Demountable/Sustainable, and  the F stands for  Flexible.  Individual  means  the adaptability  of  a  building  to  the  individual user  needs  and  requirements.  Flexible focuses on how this adaptability is achieved. The  IDF building methodology aims  for  the integration  of  all  of  those  aspects  and focuses on Demountability and Material  life cycles.  The  IDF  building  methodology  will be discussed in more detail in chapter 4 and chapter  6.  IDF  Building  is  originated  by  a workgroup within Pioneering, a platform for innovation  in  which  companies  work together  on  innovative  projects.  The  Van Dijk  Group  is  a  member  of  the  IDF workgroup.  

 

 

Page 11: GUIDING THE CONSTRUCTION INDUSTRY TOWARDS MORE …€¦ · relaties tussen bepalende factoren. Implementeren van een grotere variëteit aan strategieën. Bepalen van de verschillende

7  

1.7. VAN DIJK GROEP 

The Van Dijk Groep is a building contractor which  tries  to  innovate  in  all  three  bottom lines,  People,  Planet,  and  Profit,  or Prosperity  as  they  like  to  call  it.  Three corresponding goals are to anticipate on the demands of the changing society, to develop a  more  environmental  friendly  building concept  and  to  innovate  the  building process.  

1.8. PASSEND WONEN 

‘Passend Wonen’  is  the  housing  concept  of the Van Dijk Groep which should push them towards  the previous mentioned goals. The English  name  for  this  concept  is Transforming  Home.  ‘Passend  Wonen’  is  a building  concept  which  is  able  to  adapt  to different functional demands. 

1.9. CONCLUSION  

The breakdown of the population is subject to change. Both the different age groups and the lifestyle of people change. This makes it hard  to  predict  what  kind  of  housing  is 

needed.  Therefore  it  is  important  to  be adaptable to this changing need.  

The climate  is changing and because of this policies  are  made  about  pollution.  The construction  industry  is  one  of  the  most polluting  sectors  which  require  this  sector to reduce this pollution.  

The  construction  industry  itself  houses some  problems  as  well.  There  are  high failure  costs,  in  the  future  a  lack  of  skilled labour  can  be  expected  and  labour  in  the construction industry is dangerous.  

Because  of  these  reasons  it  is  important  to develop  a  better  construction methodology which  is more adaptable,  less polluting and less  dangerous.  To  do  this  an  integrated approach  should  be  developed  which contains  social,  environmental  and economic aspects.   

Van Dijk Groep is a contractor which tries to anticipate  on  the  changing  built environment  by  applying  the  IDF  building methodology.  They  developed  a  building concept  called  ‘Passend  Wonen’.  This concept  focuses  on  changing  needs  by making  the  building  easy  to  adapt  to different functionalities.  

   

Page 12: GUIDING THE CONSTRUCTION INDUSTRY TOWARDS MORE …€¦ · relaties tussen bepalende factoren. Implementeren van een grotere variëteit aan strategieën. Bepalen van de verschillende

8  

2. RESEARCH METHODOLOGY 

This chapter describes the methodology of this research.  

2.1. PROBLEM DEFINITION 

The  construction  industry  is  slow  in  its adaptation  to  changes.  A  solid  building methodology  would  help  directing  the construction  industry  towards  more sustainable  building.  To  do  this  it  is important  to  provide  a  clear  approach which fully integrates all aspects needed for sustainable building.  

Up  until  now  most  initiatives  within  the built  environment  were  related  to  energy saving  and  CO2  reduction  in  the  building process.  Besides  the  problem  of  climate change,  a  problem equally  important  is  the one of diminishing of natural materials and therefore  also  raw  materials  used  for construction.  But  in  order  to  get  a  good understanding  of  material  use  in construction  it  is  necessary  to  broaden  the current  research  field  and  incorporate  the whole life cycle of the building (including all phases:  construction,  use,  transformations, disassembly, reuse, and end of life) and their impact  on  the  effective  material  use  in construction.  

The  current  assessment  tools  lack  good assessments  of  material  streams  and  are focused  too much on  initial  impact without thinking  about  the  use  phase  and  the  end phase.  The  new  generation  of  assessment tools  should  include  disassembly  and  life cycle material management.  

IDF Building methodology  focuses on  these points,  and  is  an  integral  method  for sustainable  building.  The  IDF  Building Methodology  however  is  not  jet  fully defined. A clear specification of criteria and definitions  are  needed  before  the  IDF Building Methodology can properly be used and communicated.  

 

2.2. RESEARCH SCOPE 

General  understanding  is  that  the  IDF approach  incorporates  the  whole  life  cycle of  the  building  and  its  materials  by integrating aspects of effective construction methods  (industrialization),  using  flexible systems  that  could  be  replaced,  reused, reconfigured and whose materials  could be up‐cycled  (sustainability  by  disassembly) and  adopting  building  to  different  use requirements  during  its  useful  life (flexibility).  However  there  is  a  lack  of understanding  of  what  the  key  criteria  for IDF  buildings  and  systems  are  and accordingly  how  design  aspects  can  be measured.  

This  research  aims  at  providing  more understanding  of  advantages  of  the  IDF approach  and defining key  IDF aspects  and criteria  that  can  be  used  as  a  guideline  for the  development  of  IDF  building  systems. These  criteria  and  aspects  will  be  used  to develop a method  to  rate building  systems. The  method  will  be  tested  on  the development  of  the  “Passend  Wonen” concept,  a  new  system  of  the  Van  Dijk Group. 

As  described  above  there  is  a  need  for sustainable  building,  but    there  are  many different  views  on  how  to  build  in    a sustainable way. The question  is how these aspects are related and whether there is an order of importance of the different aspects. 

2.3. RESEARCH GOAL 

The  goal  of  this  research  is  to  create  an assessment  model  based  on  IDF  Building criteria which can be used to rate a building concept  or  as  a  guideline  to  develop  or improve  building  concepts  using  the  IDF Building criteria.  

Page 13: GUIDING THE CONSTRUCTION INDUSTRY TOWARDS MORE …€¦ · relaties tussen bepalende factoren. Implementeren van een grotere variëteit aan strategieën. Bepalen van de verschillende

9  

2.4. RESEARCH QUESTIONS 

MAIN QUESTION 

Which  criteria  should  be  fulfilled  to  meet the  requirements for IDF Building? 

SUB QUESTIONS 

What is IDF Building?  

o What is Industrial Building? 

o What is Flexible Building? 

o What is Sustainable Building? 

How does IDF relate to Sustainability? 

o What is sustainability? 

o How did sustainability enter the building industry? 

o What  approaches  exist  on sustainable building? 

How  does  IDF  Building  relate  to  the Traditional Building Methodology? 

o What  are  the  problems  of  the traditional  building methodology? 

What  are  the  criteria  and  sub‐criteria for IDF Building? 

How  does  “Passend  Wonen”  relate  to IDF Building? 

o What is “Passend Wonen”? 

o What  are  the  characteristics  of the “Passend Wonen” concept? 

o Which  requirements  of  IDF Building  does  the  “Passend Wonen” meet and which not? 

Which  requirements  of  IDF  Building concerning  concepts  are  not  well defined? 

What  are  the  possibilities  for  the “Passend  Wonen”  concept  to  meet  the requirements of IDF Building? 

2.5. RESEARCH MODEL 

The  research  model  is  shown  in  Figure  5.  The  model  consists  of  six  phases  in  which the  complete  research  is  performed.  In  the first  phase  the  criteria  are  studied  by performing  a  literature  study;  the  second phase integrates these criteria  into a model definition; in phase three the actual model is created  based  on  the  model  definitions; phase  four  consists  of  a  case  study  to  test the  model;  phase  five  will  be  used  to optimize  the  model  and  perform  a  case study; and the  last phase will consist of  the final  case  study  and  recommendations  for further development.     

FIGURE 5, RESEARCH MODEL 

Page 14: GUIDING THE CONSTRUCTION INDUSTRY TOWARDS MORE …€¦ · relaties tussen bepalende factoren. Implementeren van een grotere variëteit aan strategieën. Bepalen van de verschillende

10  

2.6. RESEARCH METHODOLOGY 

To  specify  the  requirements  for  IDF Building,  first  the  criteria  and  sub‐criteria need  to  be  defined.  These  criteria  and aspects will be retrieved by literature study, analysis  of  Industrial,  Sustainable  and Flexible  building  projects  and  researches performed  into  these  areas.  In  addition,  to gain field experience about Industrialization in  the production process of  a  construction company,  an  evaluation  of  the  production facilities of the Van Dijk Groep will be made. Besides  the  study  of  what  the  criteria  for sustainable  building  are,  research  will  be conducted  into  the  relations  between  the different  steps  within  sustainable  building and  the  problems  within  the  traditional building method. After this step the criteria and  sub‐criteria  need  to  be  coupled  to quantified  requirements.  In  the  end  the model  representing  the  IDF Criteria  should be  a  step  forward  into  the  direction  of sustainable building.  

To  bridge  the  gap  between  theory  and practice,  the model  (implementation  of  the set of requirements) will be tested on a case study  concerning  the  “Passend  Wonen” concept  of  the  Van Dijk  Group.  The  goal  of this  case  study  is  to  test  the model  and  to give recommendations for the improvement of the concept based on IDF Criteria. 

In  phase  one,  a  literature  study  will  be performed  to  explore  the  criteria  of sustainability  and  sustainable  building  and how these criteria are interrelated. To make sure  the  literature  study  is  a  thorough  one first  an  overview  of  popular  and  relevant books  &  articles,  important  conferences, relevant  projects,  government interventions,  important  events  will  be created  based  on  reviews  and  summaries. These  will  be  placed  along  a  timeline including  main  events  to  show  the development  of;  Environmental  awareness; Sustainable  Living;  Sustainable  Building; and  Sustainable  Industry.  Than  several  of the  most  important,  most  influential,  and most complete books and researches will be read  in  full.  The  books  and  researches 

selected are  the ones which are referred  to most  often,  and  which  provoked  the  most response.  

An  additional  literature  study  will  be performed to explore  the characteristics of,  and  problems  concerning  traditional building.  This  first  phase  will  result  in  an overview  of  characteristics  of  sustainable building  and  problems  concerning traditional  building.  This  overview  will  be used  to  direct  the  research  to  the  criteria which  are  relevant  to  investigate  in  more detail  during  the  next  phases  of  the research. Also, the overview will be used to create an outline for sustainable building. 

Based  upon  the  relevant  criteria  for sustainable  building  and  problems concerning  traditional  building which  have been  identified  in  the  first  phase,  the  input parameters  for  IDF  Building  will  be determined.  When  the  parameters  are determined,  the  requirements  concerning these  parameters  will  be  defined  for building  concepts.  To  come  to  these requirements  literature  research  will  be performed  and  several  ranges  for  the requirements  will  be  defined.  Then  these ranges  will  be  discussed  with  experts  to determine  the  requirements  for  the parameters.  

Phase  three  consists  of  the  creation  of  a model  from  the  criteria  and  parameters. This model should be well defined to enable the  rating  of  concepts  based  on  the  IDF criteria  and  be  of  value  for  creating  IDF concepts as a source of inspiration.  

In  phase  four,  the  model  on  IDF  Building, which is defined in phase three, will be used in a case study. The Passend Wonen concept of Van Dijk Groep will be evaluated by using the model  for  IDF Building. This  evaluation will  be  used  to  test  the  functionality  of  the model.  

In phase five, the model for the IDF Building will be  revised,  this will again be discussed with  experts  and  will  result  in  a  final version  of  the  model  for  IDF  Building concepts. 

Page 15: GUIDING THE CONSTRUCTION INDUSTRY TOWARDS MORE …€¦ · relaties tussen bepalende factoren. Implementeren van een grotere variëteit aan strategieën. Bepalen van de verschillende

11  

Phase  six  will  be  used  to  evaluate  the Passend  Wonen  concept  of  the  Van  Dijk Groep.  This  will  result  in  conclusions  and recommendations  for  Van  Dijk  Groep concerning  their  building  concept.  In addition  to  that  this  phase  will  be  used  to 

evaluate  the  model  of  rating  IDF  Building concepts. This will result in conclusions and recommendations  for  further  development of the model on IDF Building.  

   

Page 16: GUIDING THE CONSTRUCTION INDUSTRY TOWARDS MORE …€¦ · relaties tussen bepalende factoren. Implementeren van een grotere variëteit aan strategieën. Bepalen van de verschillende

12  

3. THE NEED FOR CHANGE OF BUILDING METHODOLOGY 

This chapter covers phase one of the research and provides insight about why change of building methodology is needed. In this chapter the characteristics of sustainability, sustainable building and  traditional  building will  be  discussed.  In  addition  the  responses  of  International  agencies and the National government are discussed.  

3.1. SUSTAINABLE  DEVELOPMENT NEEDED! 

The  word  ‘sustainable’  is  used  often nowadays in all kinds of different situations with many different meanings. The question however  is  whether  it  is  a  trend  or something  which  will  last.  To  get  a  better understanding about the current state of the housing system (a building to house one or more  families)  this  paragraph  describes how  the  housing  system  evolved  through the  creation  and  growth  phases  and  the main  problems  we  face  when  we  continue the to keep up an unsustainable society. 

Sustainable  development  started  slowly during  the  19th  century  and  is  booming since  the  last  two  decades.  The  public interest  however  started decades  later,  but is  gaining momentum now.    A  timeline  can be found in the appendix (I). 

3.1.1. SYSTEM PERFORMANCE 

As long as there are humans, there is a need for  housing.  At  the  beginning  of  the prehistoric age housing was more based on a nomadic lifestyle.  

When  cultivation  and  animal  husbandry started, the need for a fixed place to shelter grew.  The  first  houses  (Figure  6) where  of local  materials  but  still  not  build  to  last because  these  tribes  continued  to  move from  place  to  place  to  make  sure  the  land stayed  fertile.  The  performance  of  these houses was low. 

 

FIGURE 6, PREHISTORIC HOUSING 

When  settlements  became  villages  and  the houses became bigger, housed more rooms, and the need for durable protection against the  elements  grew,  the  need  for  new materials grew too. Local stone and clay was being  used  more  and  more  often,  this resulted  in  an  increase of  the performance. (Figure 7) 

 

FIGURE 7, HOUSE OF WOOD, REED AND LOAM 

When  within  the  Roman  Empire  villages expanded and larger cities were formed, the population density became so high  in  these cities  that    new  kinds  of  buildings  were developed. An example of this is the Roman Insula  (Figure  8).  Other  important developments  during  that  time  where sewage  systems,  public  buildings  and aqueducts,  which  all  increased  the performance of the buildings. 

Page 17: GUIDING THE CONSTRUCTION INDUSTRY TOWARDS MORE …€¦ · relaties tussen bepalende factoren. Implementeren van een grotere variëteit aan strategieën. Bepalen van de verschillende

13  

 

FIGURE 8, INSULA ROMANA 

Sadly  the  fall  of  the  Roman  empire  also meant  the  loss  of  knowledge  about construction.  So  during  this  time  a  major setback  in  housing  development  occurred. During  the  early  middle  ages  the  housing quality  remained  relatively  constant without  proper  sewage  systems.  Wood became  the  standard  building  material again. (Figure 9) 

 

FIGURE 9, EARLY MIDDLE AGES VILLAGE 

The late middle ages came with more wealth which  resulted  in  bigger  and  better  and more  decorative  constructions  for  the  rich (Figure 10).  

 

FIGURE 10, LATE MIDDLE AGES BUILDING 

The  industrial  revolution  changed  the  face of the earth by creating big cities with large buildings  by  using  new  materials  and construction  techniques.  The  lifestyle changed from self‐sufficient households and craftsmanship  towards  cheap  mass production  in  factories.  A  side  effect  of  the revolution  was  the  poverty  of  the  factory workers (Figure 11). The paragraph Quality of Living will explain the reaction of society on this development.  

 

FIGURE  11,  POVERTY  DURING  INDUSTRIAL REVOLUTION 

Important  developments  in  system performance  during  this  period  where  the idea of prefabrication and the rediscovery of portability.  One  of  the  most  famous examples  is  the  Crystal  Palace,  which  was originally build in Hyde Park, London for the Great Exhibition of 1851 and was rebuild in Sydenham Hill, London in 1854 (Figure 12). 

 

FIGURE 12, THE CRYSTAL PALACE (1854) 

Page 18: GUIDING THE CONSTRUCTION INDUSTRY TOWARDS MORE …€¦ · relaties tussen bepalende factoren. Implementeren van een grotere variëteit aan strategieën. Bepalen van de verschillende

14  

Around  1900  the  quality  of  the  houses improved. Houses became bigger, contained larger  rooms  and  had  gardens  around  the house. (Figure 13). 

 

FIGURE 13, AMSTERDAM, 1917 

After  World  War  II  there  was  such  a  big need  for  housing  that  many  big  apartment blocks  (Figure  14)  where  build.  These apartments  had  a  lower  quality  than  the houses of the period before the World Wars, because  the need  for housing  exceeded  the need  for  quality.  Prefabrication  was  very important in this period to keep up the pace of  building.  The  most  important  new material was concrete.  

 

FIGURE 14, 1950S APARTMENT BLOCK 

Up  until  the  20th  century  improvements  in the  housing  system  were  mostly  based  on the  use  of  new materials  or  expanding  the capacity of the houses. From the second half of the 20th century up until now there was a constant drive towards the improvement of the  performance  of  the  building. Developments  like  sound  insulation,  fire protection,  reduction  of  energy consumption  for  heating,  communication techniques, and home automation all added to the performance of the building, but they all  did  so  by  adding  materials  or 

subsystems. These  innovations did not  lead towards  a  fundamental  new  building methodology.  Instead  the  only  thing  that was  done  was  adding  lots  of  new technology.  This  is  called  ‘innovation  by addition’. (32) Figure 15 shows an example of innovation by addition. In the left side of the figure there is an example of a standard housing  construction.  At  the  right  side  the following additions are made: 

Improving thermal insulation o Adding  insulation  layer 

between walls o Adding a layer of glass 

Need for fresh air supply o Adding ventilation shaft 

Improving visual quality o Heighten the ceiling o Visual  ceiling  to  hide 

installations  Improving  sound  insulation  for 

bypass sound from room to room o Adding  insulation  above 

visual ceiling  Additional  installations  (internet 

etc.) o Heighten the ceiling o Second  floor  to  hide 

installations  

By  all  these  additions  finally  a  complex housing  structure  is  created.  Some  of  the additions  are  implemented  to  deal  with problems  of  previously  implemented additions. It can be said that this structure is far from an ideal solution. 

  

FIGURE 15, INNOVATION BY ADDITION(33) 

 

Page 19: GUIDING THE CONSTRUCTION INDUSTRY TOWARDS MORE …€¦ · relaties tussen bepalende factoren. Implementeren van een grotere variëteit aan strategieën. Bepalen van de verschillende

15  

 

 

FIGURE 16, INSTALLATIONS IN A HOUSE(34) 

As a result of the innovation by addition the complexity  of  buildings  has  become extremely high. Figure 16 shows an example of a house with all its installations.  

By  adding  all  those  techniques  a  lot  of relations  between  the  subsystems  of  a building  are  formed.  A  relational  diagram including  several  subsystems  is  shown  in  Figure 17.  

The  load  bearing  structure  of  a  house nowadays  has  a  longer  technical  life  time than most other subsystems. But because of the  complexity  of  the  complete  structure, the  functional  lifetime  is  lowered  to  the lowest  lifetime  of  its  intertwined subsystems.  The  high  complexity  of  the current housing system craves for a simpler solution.  

 

FIGURE 17, RELATIONAL DIAGRAM BETWEEN SYSTEM ELEMENTS(16) 

3.1.2. QUALITY OF LIVING 

 

FIGURE  18,  ENSCHEDE,  ONDER  DE  ROOK  VAN DE  TEXTIEL  INDUSTRIE,  GEERT  VAN  DER MOLEN (TRANSLATION: UNDER THE SMOKE OF THE TEXTILE INDUSTRY) 

Besides  the  technical  story of  the evolution of housing there is another side: the quality of  living.  Without  human  interference  the quality  of  the  environment  was  good  and the  environment  was  self‐sustaining. However  the  negative  effects  of overexploitation  of  fertile  grounds  and pollution  of  the  air,  water  and  ground during  the  industrial  revolution  changed this. The air, water and soil was polluted by the heavy machinery used during that time. Factory work became  the  centre of  a  lot  of people’s lives. The books ‘Life in the Woods’, by  Thoreau(35)  and  ‘Living  the  Good  Life’ by Nearing and Nearing (36) can be seen as a demonstration against the poor conditions of  the  industry  and  the  unhealthy environment  (Figure  18).  Both  books  focus on self‐sufficiency and simple living.  

Several  mayor  events  during  the  1950s  to 1970s  like  the  radioactive  fallout  from  a hydrogen  bomb  test  on  the  people  of  the Japanese fishing vessel Lucky Dragon 5, the oil tanker Torrey Canyon which ran aground off  the southwest coast of England, and  the effects  of  decades  of mercury  poisoning  on the  people  of Minamata  created  awareness within  the  society  about  damage  done  by humans  to  the  environment.  The  book  Silent Spring (37) which was also published during  this  period  underlined  the  problem of  food  chain  pollution.  All  these  cases 

Page 20: GUIDING THE CONSTRUCTION INDUSTRY TOWARDS MORE …€¦ · relaties tussen bepalende factoren. Implementeren van een grotere variëteit aan strategieën. Bepalen van de verschillende

16  

illustrated  the magnitude  of  environmental damage  caused  by  humans,  and  the problems  this  damage  causes.  Both  the books  about  the  way  of  living  and  these events  created  public  awareness which  led to the birth of the environmental movement.  

In  1968  Paul  R.  Ehrlich  linked  the  high population  density  and  technological advancement  to  environmental  impact  in his book The Population Bomb (38).  

In  1987  the  world  commission  on environment  and  development  published the  report  ‘Our  common  future’(1).  The commission  made  an  assessment concerning potential dangers of the western lifestyle  and  which  problems  were  to  be expected.  They  foresaw  the  following problems for the years to come if the trends are continued the way they move now:  

environmental degradation  increase of poverty  destruction of forests   desertification  acidification of forests and lakes  global warming   ozone layer depletion   food chain pollution  air and water pollution  depletion of ground water  proliferation  of  toxic  chemicals  and 

hazardous wastes  erosion 

Furthermore,  they warn  for  new  chemicals which  bring  new  forms  of  waste,  and  they expect  problems  with  the  current  rate  of population  growth  which  cannot  be sustained  because  of  housing  shortages, insufficient  health  care,  low  food  security, and  insufficient  energy  supplies.  An important  note  they  make  is  that  it  is  not just the total amount of people living on the planet, but also how those numbers relate to the  available  resources,  species  and ecosystems  and  energy.  They  state  that industries  should  be  producing  more  by using less resources. After the publication of this  report,  several  rules  and  legislations 

were  slowly  introduced.  More  information about these can be found in paragraph 3.3. 

Ott  and  Roberts  stressed  in  their  article ‘Everyday  exposure  to  toxic  pollutants’(39) that  not  only  the  outside  environment  is polluted, but also the indoor environment is polluted  by  toxic  substances.  This  problem is  caused  by  the  off‐gassing  of  industrial products  like  toys,  carpet,  paint,  etc.  The problem  is  not  only  the  pollution  but  also the exposure including human contact. 

3.1.3. A FINATE WORLD  

Besides  the  damage,  the  current consumerism  causing  it  can  also  be compared with running blindfolded towards the edge of a cliff. To prevent the downfall of the  current  society  a  drastic  change  in direction  is  needed.  The  resources  which are being mined,  farmed and  so on  are not endless.  The  first  notion  about  this was  by Hubbert.  In  1956  he  created  the  peak  oil theory(Figure 19) (40) which was originally focused  on  the  output  development  of limited  resources,  more  specifically  oil. Eventually  this  theory  could  be  applied  on the  depletion  of  all  natural  resources.  The theory  says  that  during  the  mining  of  a resource,  first  exponential  growth  will  be achieved. When all easy to gather resources are  retrieved  the  growth  slowly  levels  out and  the  production  stagnates.  Future discoveries will provide more resources, but they  will  be  so  expensive  that  it  will  be cheaper  to  evolve  towards  a  new  system which uses other resources.    

 

FIGURE 19, PEAK OIL GRAPH 

Both  the  work  of  Hubbert  (40)  and Nordhaus & Tobin(41) foresee the depletion 

Page 21: GUIDING THE CONSTRUCTION INDUSTRY TOWARDS MORE …€¦ · relaties tussen bepalende factoren. Implementeren van een grotere variëteit aan strategieën. Bepalen van de verschillende

17  

of  natural  resources  if  the  current western lifestyle of consumerism is continued.  

Meadows,  et  all.  connect  in  ‘Limits  to growth’(42)  the  rapidly  growing  world population  to  the  finite  resource  supplies. Examples  are  the  limits  to  food production and  problems  induced  by  industrialization like  pollution,  and  resource  depletion. Elkington  in  ‘Cannibals  with  Forks’(31), Diamond in ‘Collapse; how Societies Choose to  Fall  or  Succeed’(43),  and  Ponting  in  ‘A Green  History  of  the  World’  (44)  all  state that  society  is  able  to  choose  to  be 

sustainable or unsustainable. But when they choose  to  not  be  sustainable  this  will eventually mean their downfall.  

In  ‘Small  is  beautiful’(45),  Schumacher places criticism  on  western  economics. Modern  economy  is  unsustainable  because natural resources are treated as expendable income.  The  problem  is  that  most  of  the resources  are  not  renewable  and  will eventual be depleted.  In addition to  that he states  that  the  resistance  to  pollution  of nature is limited.   

The  description  of  Ponting  about  the downfall of societies on Easter Island can be seen  as  an  example  of  what  bad  resource management  can  ultimately  leads  to.  This example can be read in Box 1.  

3.1.4. PLANETARY BOUNDRIES 

Not  only  the  depletion  of  resources  and destruction  of  eco  systems  are  vital  for  life on  the  planet.  In  2009  Rockstom  et  al. published their first article about what they call planetary boundaries (46). They aim to quantify  boundaries  of  the  planet  (Figure 22).  These  boundaries  should  not  be crossed  in  danger  of  bumping  out  of  the relative  stable  and  ideal  living  conditions which  are  present  on  earth  since  the Holocene (Figure 21). 

 

FIGURE  21,  TEMPERATURE  CHANGE  ON  THE EARTH (47)(48) 

The problem is that we already crossed four boundaries, namely; Climate Change, Ozone Layer Depletion, the Nitrogen Cycle and the Rate  of  Biodiversity  loss.  Luckily  by regulations and political action currently the boundary  of  Ozone  Layer  Depletion  is 

“The  Easter  Islanders,  aware  that  they were  almost  completely  isolated  from  the rest of the world, must surely have realised that  their  very  existence depended on  the limited resources of a small island. After all it  was  small  enough  for  them  to  walk round  the entire  island  in a day or  so and see for themselves what was happening to the forests. Yet they were unable to devise a  system  that  allowed  them  to  find  the right  balance  with  their  environment. Instead,  vital  resources  were  steadily consumed  until  finally  none  were  left. Indeed,  at  the  very  time  when  the limitations of the island must have become starkly apparent,  the competition between the clans for the available timber seems to have intensified as more and more statues were  carved  and moved  across  the  island in an attempt to secure prestige and status. The fact that so many were left unfinished or  stranded  near  the  quarry  suggests  that no  account  was  taken  of  how  few  trees were left on the island (Figure 20)” (44) 

 

FIGURE 20, EASTER ISLAND 

BOX 1, EASTER ISLAND EXAMPLE 

Page 22: GUIDING THE CONSTRUCTION INDUSTRY TOWARDS MORE …€¦ · relaties tussen bepalende factoren. Implementeren van een grotere variëteit aan strategieën. Bepalen van de verschillende

18  

brought  back within  the  threshold  and  the Ozone Layer is recovering.  

The  problem  is  that  when  a  boundary  is crossed  too  far  or  too  long  the  climate  on the  planet  can  change  drastically.  This means  that  every  human  development should  be  evaluated  against  these  nine boundaries.    

 

FIGURE  22,  THE  NINE  PLANETARY BOUNDARIES  AND  THE  CURRENT  STATE(46), STARTING  ON  TOP  CLOCKWISE:  CLIMATE CHANGE,  OCEAN  ACIDIFICATION, STRATOSPHERIC  OZONE  DEPLETION, NITROGEN  CYCLE,  PHOSPHORUS  CYCLE, GLOBAL  FRESHWATER  USE,  LAND  SYSTEM CHANGE,  RATE  OF  BIODIVERSITY  LOSS, ATMOSPHERIC  AEROSOL  LOADING,  CHEMICAL POLLUTION 

3.2. CONSTRUCTION INDUSTRY 

As  has  been  stated  in  this  chapter  the current  fulfilment  of  the  main  function  of the  housing  systems  is  good  (paragraph 3.1.1),  however,  the  complexity  (paragraph 3.1.1),  negative  effects  (paragraph  3.1.2) and costs (paragraph 3.1.3) are high.  

The  negative  impact  of  the  construction industry  can  be  quantified  in  the  following numbers, the construction industry causes:  

28% of the total CO2 production (11)  40%  of  the  energy  consumption  in 

Europe(13)  40% of the total waste production(14)  54%  of  the  dangerous  waste 

production(49)  50%  of  material  resources  taken  from 

nature(13) 

3.3. REPORTING, STANDARDIZATION  AND LEGISLATION 

The  severity  of  the  problems mentioned  in the  previous  sections  and  the  role  of  the building  industry  were  noticed  both nationally and internationally. This resulted in several different responses. In paragraph 3.3.1  and  3.3.2  the  responses  of  the government  and  other  lawmakers  will  be discussed.  

3.3.1. INTERNATIONAL  REPORTING AND LEGISLATION 

Since the international organisations cannot place  binding  policies  on  focussed  parts  of the  society,  they  tried  to  implement standards  in  the  construction  industry  by standardization.  Since  1972  the  focus shifted  and  more  and  more  attention  was given to the environmental impact of human society. 

INTERNATIONAL STANDARDIZATION 

Between  1947  and  the  present  day  the International  Organization  for Standardization  (ISO)  published  thousands of  standards,  several  of  them  concerning building  construction.  These  relate  to standards  in  construction  drawings, calculation  methods  for  thermal  resistance and  thermal  bridges,  thermal  insulation measurements,  organization  of  information about  construction  works,  et  cetera  (50). Besides  the  ISO  standards  the  European Commission  started  to  developed legislations.  These  were  published  in  the Journal  of  the  European  Union  starting  in 1951(51).  In  1989  the  European Commission  created  a  guideline  for construction  related  products.  These guidelines  are  implemented  in  the  national legislations  by  the member  states.  In  2011 the  European  Commission  published  new regulations  which  are  an  update  and extension  of  the  1989  version  and  include the CE marking.  

 

Page 23: GUIDING THE CONSTRUCTION INDUSTRY TOWARDS MORE …€¦ · relaties tussen bepalende factoren. Implementeren van een grotere variëteit aan strategieën. Bepalen van de verschillende

19  

ENVRIONMENTAL PROGRAMME 

The  United  Nations  Environment Programme (UNEP) was initiated as a result of  the  1972  United  Nations  Conference  on the Human Environment. In 1985 during the Vienna  Conference  by  UNEP,  the  ‘Vienna Convention  for  the Protection of  the Ozone Layer’ was agreed upon. This eventually led to the Montreal Protocol (9)   which entered into force in 1989. This protocol was meant to protect the ozone layer, and is to date the biggest success of the UNEP.   

In  1988  UNEP  initiated  the Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC).  The  main  purpose  of  this organisation  is  publishing  special  scientific and  objective  reports  on  topics  related  to climate  change.  Their  first  report  was published in 1990. This report was focussed on  the  relation  between  human  activities and  the  atmospheric  concentrations  of greenhouse  gasses. Up  to  date  four  reports have been published and the fifth is planned to be published in 2014  

In  1992  the  United  Nations  Conference  on Environment  and  Development  (UNCED), also known as the Earth summit, resulted in the  following  documents:  ‘Rio  Declarations on Environment and Development’, ‘Agenda 21’,  ‘Convention  on  Biological  Diversity, Forest  Principles’  and  ‘United  Nations Framework Convention on Climate Change’ (UNFCCC).  Both  ‘Convention  on  Biological Diversity’  and  the  ‘United  Nations Framework Convention on Climate Change’ were set as legally binding agreements. 

Since  the UNFCCC entered  into  force  in  the year  1995,  the  Conferences  of  the  Parties (COP) have been meeting annually. In 1997, on  their  third meeting  the  ‘Kyoto  Protocol’ (10)  was  adopted.  This  protocol  regulates the  reduction  of  greenhouse  gas  emissions. In  2005  COP  extended  the  ‘Kyoto  Protocol’ by  the  ‘Montreal  Action  Plan’  (52)  and negotiated higher reductions on greenhouse gas emissions.  

In 2006 Al Gore published the documentary ‘An Inconvenient Truth’ (53) about the state 

of  the  earth.  Points  of  focus  were  climate change,  global  warming  and  greenhouse gasses. 

3.3.2. DEVELOPMENT OF LEGISLATION IN THE NETHERLANDS 

The  National  governments  have  more influence for guiding specific industries than the  international  agencies.  The  Dutch government  placed  legislations  for  housing quality  since  1946.  Later,  after  the  insight that  economic  growth  and  environmental impact  are  connected,  they  also  created legislations  concerning  more  sustainable building.  

HOUSING QUALITY 

After World War  II  there was  a  great  need for  housing.  To  ensure  housing  quality  the Dutch  government  introduced  the “Voorlopige  Wenken”  in  1946.  This  policy obliged  new  buildings  to  have  a  bathroom. In  1951  the  government  introduced  a  new document “Voorschriften en Wenken” which put  minimum  requirements  to  new buildings  concerning  the  size,  placement of different  functional  spaces  and  the equipment.  The  1965  update  of  this document added minimum requirements of roof  insulation  and  improved  the  existing requirements.  Requirements  for  heat  and sound insulation were added in 1976. 

In  the  following  decade  a  lot  of  regional rules were made,  also  norms were  created but no national legislations. This changed in 1992  with  the  First  edition  of  the  Dutch Building  Code.  This  was  a  collection  of previously  existing  local  technical  build prescriptions, but now they became binding for  the whole  country.  The norms  included in  the Dutch Building Code  relate  to  safety, health,  usability,  energy  performance  and environment. 

As part of the sustainable building policy in 1996 the Dutch government  introduced the Energy  Performance  Coefficient  (EPC).  The EPC is a value based on the energy use and loss  of  a  building.  The  lower  the  EPC  the 

Page 24: GUIDING THE CONSTRUCTION INDUSTRY TOWARDS MORE …€¦ · relaties tussen bepalende factoren. Implementeren van een grotere variëteit aan strategieën. Bepalen van de verschillende

20  

lower the energy use and the lower the CO2 footprint  of  a building. The  strategy was  to improve the EPC in small steps. In 2006 the maximum value was defined on 0.8 for new buildings,  in  2011  it  will  be  0.6  and  it  is planned to be lowered to 0.4 in 2015.    

In  2003  the  Dutch  Building  Code  was revised.  In  the  revised  edition  the  NEN norms, these are Dutch norms, are linked to the  legislations  within  the  Dutch  Building Code.  Also  the  guideline  for  construction related  products  by  the  European Commission  is  embedded  into  the  Dutch Building Code. 

ECONOMY AND ENVIRONMENT 

Shortly after  the Oil Crisis  in  the 1970s  the Dutch  government  published  a  policy document about selective growth (54). This document  relates  the  economy  to  the environment,  and  links  the growth goals of the  industry  to  environmental,  energy,  and resource  goals.  The  document  states  that investments should no longer have negative impacts on the environment.   

In  1989  the  first  National  Environmental Policy  (55),  which  was  clearly  inspired  by the Brundtland Report, was  published.  The policy states that before the year 2010 most of  the  current  environmental  problems should be resolved, and the creation of new problems  in  a  continuing  economical growth  should  be  prevented.  During  the nineties, the policy was revised and updated several  times.  In  1990  the  need  for sustainable  building,  integral  chain management,  energy  extensification  and quality  improvement  were  added.  In  1993 the  strategy  changed  and  several responsibilities  were  placed  upon  the executive parties.  

In  1997  the  policy  Environment  and Economy  was  published  focusing  attention on  emissions  by  energy  use  and  mobility. This policy describes a perspective in which sustainable  economical  developments should  be  desirable  by  economical,  social, and ecological means.  

In  2001  the  fourth National  Environmental Policy was published which  concluded  that for solving environmental problems system innovation is needed.  

SUSTAINABLE BUILDING 

The need for sustainable building was clear to  the  Dutch  government,  it  was  necessary for  the  economical,  social,  and  ecological goals,  and  for  the  housing  quality.  In  1995 the  ‘first  action  plan  for  sustainable building’  was  published.  It  defined  that sustainable  building  should  be  an improvement  for  people,  environment  and the  economy.  In  addition  to  that  a sustainable building should be an attractive building  of  high  quality  and  a  low environmental  impact.  Two  years  later,  in 1997,  the  ‘second  action  plan  sustainable building’  (56)  was  published.  It  desired  a more  intensive  cooperation  with  the industry.  The  focus  lay  besides  new buildings also on renovation of  the existing built environment. 

In  1999  a  Sustainable  Building  Policy  (57) was  published.  This  document    enclosed environmental  quality  and  human  capital, and was based on the triple bottom line(31). The  focus  of  this  policy  was  on  boundary conditions and project realization.  

3.3.3. CONCLUSIONS 

There  is  both  international  and  national response  to  the  desire  for  change  as described in the first paragraphs of chapter 3.  

International  the  state  of  the  earth  is measured and rules and legislations to deal with  some  of  the  environmental  problems are  made.  However  there  are  no  real legislations  directing  at  the  construction industry.  

When looking at a national level the policies become  more  detailed.  In  the  Netherlands the  relation  between  economical  growth and  environmental  problems  is  used  as  a basis  for  growth  regulations.  The  housing quality  improved  thanks  to  the  application 

Page 25: GUIDING THE CONSTRUCTION INDUSTRY TOWARDS MORE …€¦ · relaties tussen bepalende factoren. Implementeren van een grotere variëteit aan strategieën. Bepalen van de verschillende

21  

of  building  legislations  by  the  government. This shows the  important role  they have  in guiding  the  industry.  Lastly,  the  Dutch government  started  a  program  for sustainable  building.  It  is  still  developing, but  eventually  this  should  lead  towards  a more  sustainable  built  environment  in  the Netherlands. 

Locally there are some initiatives which aim at  better  performance  of  buildings  by improving  quality  and  reducing  costs  and environmental impact. 

3.4. SYSTEM EVOLUTION 

The  housing  system  is  has  changed  in  the past  and  some  characteristics  need  to change for the future. The process of change in  a  system  is  called  system  evolution.  For the  desired  change  in  the  construction industry, progress in the system evolution is needed.   To explain what  this means  first a general  understanding  is  needed  about what system evolution is. This paragraph is based on the principles of system evolution of the TRIZ theory by Valery Souchkov (58).  System  evolution  in  general  means  that  a system  wants  to  evolve  towards  a  high degree of ideality. The degree of ideality can be defined by the next formula: 

     

    

 

In  this  formula  the  Useful  Effects  contain everything  that  creates  and  increases  the overall  value.  The  Negative  Effects  contain all factors that reduce the overall value. The costs  are  all  expenditures  needed  to  create the  overall  value  (e.g.  Materials,  Energy, Information, Human Resources, etc.). 

The  path  towards  a  system  with  a  high degree  of  ideality  in  general  can  be described  by  the  S‐Curve  of  Evolution  and generally  the  system  complexity  can  be described  by  the  Bell‐Curve  of  Evolution. (Figure 23) 

 

FIGURE  23,  MODELS  OF  SYSTEM EVOLUTION(58) 

During the journey of a system towards the most  ideal  final  result  the  system  passes three stages. The  first  is  the creation phase of  the  system.  In  this  phase  the  innovative solution  to  fulfil  a  function  is  implemented for the first time. In the housing system this means the first time humans settled in solid houses.  The  second  is  the  expansion  phase of the system, during which new subsystems are  introduced  to  increase  the  functionality of the system. But when the main functions of  a  system  are  fulfilled  the  costs  and negative  effects  of  the  system  will  also  be high.  For  the  housing  system  this  is  the process described in paragraph 3.1.1. Which describes  the  evolution  of  the  housing system  to  the  complex  and  expensive buildings  with  high  environmental  impact which fulfil their main functions (protecting its  residents  against  the  elements).  At  this stage the convolution phase starts. The first action  in  the  convolution  phase  is  the cutting  of  costs  by  minimizing  the  use  of materials,  energy,  information,  and  labour. To  achieve  this  the  system  is  optimized  by eliminating  subsystems  through  function sharing  or  by  the  application  of  more advanced materials.  In  addition  to  this,  the production processes are optimized  to gain a  higher  quality  and  reduce  variability  of processes  to  reduce  the  number  of  defects and negative effects. For the housing system this means  the  reduction  of  environmental impact, material use and labour for building the house.  

When  further  optimizing  of  the  system becomes  too  expensive  for  the  benefits  it delivers,  something  different  happens.  This 

Page 26: GUIDING THE CONSTRUCTION INDUSTRY TOWARDS MORE …€¦ · relaties tussen bepalende factoren. Implementeren van een grotere variëteit aan strategieën. Bepalen van de verschillende

22  

can  be  a  S‐jump,  which  means  that  a  new way to deliver a main function of the system is  found  and  implemented.  Other  options are  the merging  of  the  system with  similar systems  (for  example  combining  houses with  shops),  or  the  transferring  of  the functionality  of  the  system  to  a  super‐system.   

Current  trends  in  the construction  industry are  focussed on  reducing  costs,  complexity, and negative effects. These trends  indicates that  the  construction  industry  is  at  the beginning of the convolution phase.  

As  sustainable  development  aims  to minimize  the  negative  effects  and  reduce the costs, while preserving or enhancing the positive  effects,  sustainable  development can  be  compared  to  the  convolution  phase of the model of system evolution. 

 

 

 

 

3.5. CONCLUSIONS  

The theory of system evolution gives a good idea about how the evolution of the housing system  develops.  As  described  in  this chapter the evolution of the housing system came with better quality but improvements were  made  by  adding  materials  and subsystems.  The  improvement  of performance  however  also  caused  negative effects  on  environment.  The  costs  and complexity  of  current  housing  system  is high.  The  housing  system  is  now  in  its convolution  phase  which  means  now  it  is time  to  get  to a more  ideal  solution  for  the housing system.  

The  National  and  International  legislations aim  to  bend  the  building methodology  to  a more ideal solution for the housing system. 

IDF  building  focuses  on  reducing  the environmental  impact  and  costs  of  the housing system by reducing  the complexity of  the housing system and designing  for  its whole life cycle. In other words IDF building is  a  strategy  to  initiate  the  necessary innovations for the convolution phase of the evolution of the housing system. 

   

Page 27: GUIDING THE CONSTRUCTION INDUSTRY TOWARDS MORE …€¦ · relaties tussen bepalende factoren. Implementeren van een grotere variëteit aan strategieën. Bepalen van de verschillende

23  

4. RESPONSE TO THE NEED FOR CHANGE 

Chapter  3  explained  why  change  in  the  building  methodology  is  needed.  In  this  chapter  the response  to  this need  for  change will be discussed as a  theoretical background  for  the model. This chapter is divided into strategies and approaches for triple bottom line and triple top line design, IDF building, and triple bottom/top line evaluation tools.  

4.1. STRATEGIES AND APPROACHES  

How  to  create  concepts  which  score  high with  the  evaluation  tools?  Several  design strategies  have  been  ignited  in  the  recent past.  These  strategies  will  be  discussed  in the next paragraph.  

4.1.1. DESIGN  STRATEGIES  ON  THE CONCEPTUAL  AND MANAGEMENT LEVELS 

 

The  first  strategy,    The  Ladder  of  Lansink which  was  created  by  the  Dutch  politician Ad  Lansink  in  1979,  is  focused  on  waste prevention.  The  second  strategy,  the  Delft Ladder(59) by Hendriks in 2001, focused on material  use  optimization.  The  steps  of  the ladders are shown in Table 1. The first step is prevention of material use. Then there is a group of  reuse on different  levels. The next step  in  both  ladders  is  useful  application followed  by  Immobilisation  in  the  Delft ladder. All materials which are not  suitable for  one  of  the  previous  steps  will  be incinerated.  All  materials  which  are  left even after incineration are land filled.  

A  similar  more  simple  approach  is  to evaluate  all  aspects  of  a  concept  by  the Triad  approaches  (60),  for  instance  the Trias  Energetica  which  consists  of  the following three steps: 

1. Reduction of energy use 

2. Use of Renewable energy sources 

3. Efficient  use  of  non‐renewable energy sources 

Entrop  and  Brouwers  created  a  general triad approach (60) which they also applied to  the  use  of  water, material,  land‐use  and transport.  The  general  triad  approach consists of the following three steps: 

1. Prevent Use 

2. Use Renewables 

3. Improve Efficiency 

Both  the  Ladder  strategies  and  the  Triad approaches  focus  on  reducing  the environmental  impact  by  lowering  the impact of material‐ and energy usage. 

 

Ladder of Lansink  Ladder of Delft 

Prevention  Prevention 

 Construction Reuse

Element Reuse  Element Reuse

Material Reuse 

Material  Reuse Upcycling 

Material  Reuse Downcycling 

Useful Application  Useful Application

 

Immobilisation with useful application 

 Immobilisation 

Incineration  with Energy Recovery 

Incineration  with Energy Recovery 

Incineration  Incineration 

Landfill  Landfill 

TABLE 1, LADDER COMPARISON 

Page 28: GUIDING THE CONSTRUCTION INDUSTRY TOWARDS MORE …€¦ · relaties tussen bepalende factoren. Implementeren van een grotere variëteit aan strategieën. Bepalen van de verschillende

24  

4.1.2. DESIGN  APPROACHES  ON  THE FUNCTIONAL  AND  ELEMENT LEVEL 

Following  the  observations  of  the  previous chapter  it  became  clear  that  a  change  in building  methodology  was  needed.  Several initiatives were started in the Netherlands. 

LEAN CONSTRUCTION 

Lean construction is a specific application of The  Toyota  Way  by  Toyota  production systems.  The  Toyota  Way  consists  of principles  in  two  key  areas:  continuous improvement and respect for people. These areas  are  supported  by  five  key  principles shown in Figure 24 (61): 

 

FIGURE  24,  THE  TWO  KEY  AREAS  AND  THE FIVE RELATED KEY PRINCIPLES 

These  five  key  principles  are  covered  by fourteen  practical  principles(62)  for managing a company: 

1. Base your management decisions on a  long‐term philosophy,  even  at  the expense  of  short‐term  financial goals 

2. Create a continuous process  flow  to bring problems to the surface 

3. Use  “pull”  systems  to  avoid overproduction 

4. Level out the workload 

5. Build  a  culture  of  stopping  the production  line  to  fix  problems,  to get quality right the first time 

6. Standardized  tasks  and  processes are  the  foundation  for  continuous improvement  and  employee empowerment 

7. Use  visual  control  so  no  problems are hidden 

8. Use  only  reliable,  thoroughly  tested technology  that  serves  your  people and processes 

9. Grow  leaders  who  thoroughly understand  the  work,  live  the philosophy, and teach it to others 

10. Develop  exceptional  people  and teams  who  follow  your  company’s philosophy 

11. Respect  your  extended  network  of partners  and  suppliers  by challenging  them  and  helping  them improve 

12. Go  and  see  for  yourself  to thoroughly understand the situation 

13. Make decisions slowly by consensus, thoroughly  considering  all  options; implement decisions rapidly 

14. Become  a  learning  organization through  relentless  reflection  and continuous improvement 

These principles  are  important  for  creating an effective company, and to make sure that all  processes  in  the  chain  of  product realization  add  value  to  the  product.    The Toyota  Way  is  a  management  tool  which improves  the  efficiency  in  a  company  and the  quality  of  the  labour  performed  in  the company. 

OPEN BUILDING 

In  1962  Habraken  published  a  book  in which  he  describes  the  theory  on  Open Building  (63).    The  theory  consists  of  the following  combination  of  different  but related  ideas  about  the  making  of  the environment(64): 

Page 29: GUIDING THE CONSTRUCTION INDUSTRY TOWARDS MORE …€¦ · relaties tussen bepalende factoren. Implementeren van een grotere variëteit aan strategieën. Bepalen van de verschillende

25  

The  idea  of  distinct  Levels  of intervention  in  the  built environment,  such  as  those represented by  'support'  and  'infill', or by urban design and architecture 

The  idea  that  users  /  inhabitants may make design decisions as well 

The  idea  that,  more  generally, designing  is a process with multiple participants  also  including  different kinds of professionals 

The  idea  that  the  interface between technical  systems  allows  the replacement  of  one  system  with another  performing  the  same function  (as  with  different  fit‐out systems  applied  in  a  same  base building) 

The idea that built environment is in constant transformation and change must be recognized and understood. 

The  idea  that  built  environment  is the  product  of  an  ongoing,  never ending,  design  process  in  which environment  transforms  part  by part 

Open  Building  acknowledged  the  changing character of the built environment, the need for  the  ability  to  adapt,  and  the  need  for cooperation between all stakeholders.  

INDUSTRIAL FLEXIBLE DEMOUNTABLE BUILDING (IFD‐BUILDING) 

The  quest  for  a  more  sustainable  building methodology  by  the  Dutch  government renewed  the  interest  in  the  Open  Building philosophy  of  Habraken.  This  led  to  the methodology  of  Industrial,  Flexible,  and Demountable  Building,  or  in  short  IFD‐Building. This was  introduced by  the Dutch group  SEV  (Steering  committee Experiments  Public  housing)  in  1999  (65). The  new  methodology  led  to  several experimental  projects  in  IFD‐Building, which focused mainly on the  Industrial and Flexible  part.  IFD‐Building  focuses  on 

reducing the amount of material used in the total life cycle of the building.   

CRADLE TO CRADLE  

In  2002  M.  Braungart  &  W.  McDonough published  the  book  Cradle  to  Cradle  (66), which  rejects  the  old  fashioned  cradle  to grave  methodology  which  is  commonly used, and introduced a new cyclic approach which  does  not  focus  on  reducing  negative impact, but enlarging positive impact. 

They use the following design paradigm: 

Waste equals food 

Use current solar income 

Celebrate Diversity 

In addition to that they defined all materials as nutrients and divided them into two main categories:  Biological  Nutrients  and Technological  Nutrients.  Then  they  defined two  types  of  products,  consumption products  and  service  products.  (Figure  25)  Technological Nutrients should only be used in  as  service  products  and  should  always stay  in  the  so  called  ‘technosphere’.  An example is a bottle. Biological Nutrients are most  often  used  as  consumption  products, but  they  can  be  used  as  service  products. Eventually  biological  nutrients  will  end  up in  the  biosphere.  An  example  of  a  service product is shampoo.  

 

FIGURE  25,  TWO  DIFFERENT  CYCLES.  THE BIOSPHERE  WITH  BIOLOGICAL  NUTRIENTS, AND  THE  TECHNOSPHERE  WITH  THE TECHNICAL NUTRIENTS 

A  good  example  of  a  consumption  product designed  for  ending  up  in  the  biosphere  is the biodegradable t‐shirt of Trigema (Figure 

Page 30: GUIDING THE CONSTRUCTION INDUSTRY TOWARDS MORE …€¦ · relaties tussen bepalende factoren. Implementeren van een grotere variëteit aan strategieën. Bepalen van de verschillende

26  

26).  Not  only  the  fabric,  but  also  the  used chemicals  like  paint  are  designed  for  the biosphere.  

 

FIGURE  26,  THE  BIOLOGICAL  LIFE  CYCLE  OF THE BIODEGRADABLE T‐SHIRT OF TRIGEMA 

A  good  example  of  a  product  designed  for the  technosphere  is  the  Mirra  Chair  by Herman  Miller  (Figure  27).  The  complete chair is designed to be disassembled and all components  can  be  reused  in  a  new  chair. The parts  that wear out can be replaced by new ones  for which  the old worn parts can be used as nutrients.  

 

FIGURE  27,  THE  TECHNOLOGICAL  LIFE  CYCLE OF THE MIRRA CHAIR BY HERMAN MILLER 

The  Cradle‐to‐Cradle  philosophy  led  to several  principles  for  building.  Mulhall  & Braungart  developed  a  small  book  called ‘Cradle  to  Cradle  Criteria  for  the  built environment’(67).  Besides  this  book  there are  several  local  initiatives  by municipalities,  for  example  ‘The  Almere Principles’. 

DESIGN FOR DISASSEMBLY 

In  2006  Elma  Durmisevic  published  her PhD‐research  about  Design  for 

Disassembly(16).  Design  for  Disassembly responds  to  several  previously  mentioned problems.  Durmisevic  states  that  different sub systems have different life expectancies before  they  will  be  replaced  in  different intervals  (Figure  28).  To  deal  with  this problem  an  open  hierarchy  is  needed  in which  subsystems  with  different  life expectancies  can  be  disconnected  and replaced at different intervals.  

 

FIGURE 28, DIFFERENT LIFE EXPECTANCIES OF SUB SYSTEMS 

Durmisevic  defined  eight  aspects  which influence  the  disassembly  potential.  These aspects  are  important  in  decision  making during design:   

1. Functional decomposition 

2. Systematization and clustering 

3. Hierarchical  relations  between elements 

4. Base element specification 

5. Assembly sequences 

6. Interface geometry 

7. Type of the connections 

8. Life  cycle  co‐ordination  in assembly/disassembly 

4.1.3. CONCLUSIONS 

The  Ladder  Strategies  and  the  Triad Approaches  all  focus  on  minimizing negative  impact.  The  best  result which  can be attained by this strategy is no impact.  

As  a  design  approach  ‘The  Toyota  Way’ makes a next step, instead of only looking at cost  reduction  they  also  consider  ways  to 

Page 31: GUIDING THE CONSTRUCTION INDUSTRY TOWARDS MORE …€¦ · relaties tussen bepalende factoren. Implementeren van een grotere variëteit aan strategieën. Bepalen van de verschillende

27  

add  value  to  the  product.  This  however,  is still  only  on  one  bottom  line  (Economic Bottom  Line),  but  it  is  a  step  in  the  right direction.  ‘The  Toyota Way’  is  an  approach which  considers  the product,  the processes and the management. 

Open Building is very influential, and lays a basis  for  the  later  IFD‐Building  and  Design for  Disassembly.  These  approaches  are heavily  focussed  on  reducing  material  use and environmental impact by flexibility and reusability.  

Cradle‐to‐Cradle  also  focuses  on  the  life‐cycle‐approach, but it adds a new dimension to it. The Cradle‐to‐cradle philosophy states that it is better to make a big positive impact than a smaller negative impact.  

All  in  all  there  are  lots  of  strategies  and approaches.  To  get  to  a  complete sustainable  approach  it  is  needed  to  combine these strategies. 

4.2. IDF‐BUILDING 

In  2008,  Pioneering  introduces  the workgroup  IDF‐Building  (Individual, Sustainable  and  Flexible  Building)(68) which  initiate  multi‐corporation  projects focused on IDF‐Building.  

IDF  Building  has  several  principles, Industrial,  Individual,  Sustainable,  and Flexible building. All these pillars are meant to lead towards a more sustainable building methodology.  

IDF  Building  is  an  integrated  approach  in order  to  lower  the  complexity  of  buildings. The  buildings  should  be  demountable  to reduce  negative  impact,  and  flexibility  to improve the life‐cycle performance. 

Currently  the  projects  of  IDF‐building  are heavily focused on prefabrication, assembly and  disassembly.  The  projects  work  with use  scenarios  and  the  developments  are made  with  major  stakeholders  in  the production  process.  However  no 

stakeholders of the use‐phase are integrated in the design phase.  

At  this  moment  the  biggest  challenges  for applying  the  IDF  building methodology  are the  interfaces,  compatibility  and exchangeability.  

4.3. TRIPLE BOTTOM LINE 

A  lot  of  national  and  international  policies are based on  the  triple  bottom  line  of  John Elkington.  In  his  book  (31)  is  stated  that new  developments  should  be  based  on  a triple  bottom  line,  which  combines  the social,  ecological  and  economical  bottom line. Furthermore Elkington states that only when  these  three  bottom  lines  are  in balance  development  can  be  truly sustainable.  For  this  it  is  important  to  be able to measure all three bottom lines.  

4.3.1. MEASURING THE BOTTOM LINES 

Companies  are  accustomed  to  measuring the economical bottom line, but not so much to  the  other  two  bottom  lines,  the Environmental  and  Social  bottom  line. Therefore  there  is  a  need  for  tools  to measure  the  current  state  and  evaluate concepts on all triple bottom line values. 

ENVIRONMENTAL VALUE 

The  environmental  value  is  based  on  the total  of  harmful  and  beneficial  aspects  of  a product during its total lifetime. To quantify this, a Life Cycle Assessment (LCA) has to be made. A LCA is defined by Owens (69) as;  

‘An  analytical methodology  used  to  provide information on a product’s energy, materials, wastes,  and  emissions  from  a  life­cycle perspective  along  with  an  examination  of associated environmental issues.’  

The life cycle approach is important because not  only  the  initial  costs  are  important  in assessments, but also the running costs and disposal costs. Instead of a part of the cycle, the complete cycle is assessed. Finkbeiner et 

Page 32: GUIDING THE CONSTRUCTION INDUSTRY TOWARDS MORE …€¦ · relaties tussen bepalende factoren. Implementeren van een grotere variëteit aan strategieën. Bepalen van de verschillende

28  

al. (70) describe the stages of a product’s life as: 

1. Raw Material Extraction 2. Energy and Material Production 3. Manufacturing 4. Product Use 5. End of Life Treatment 6. Final Disposal 

The  Scientific  Applications  International Corporation  (SAIC)  characterizes  a  LCA  as (71): 

Evaluation of all stages of a product’s life 

Calculation  of  a  total  environmental impact including all stages 

Providing  a  comprehensive  view  of the environmental aspects 

Comparing alternative designs on the field of environmental impact 

There  are  several  tools  to  assess  the environmental  impact  of  a  product.  One example  is  SimaPro  which  uses  The  Eco‐indicator 95 (72). This indicator uses eleven different  categories  to  quantify  the environmental  impact.  The  eleven categories are:  

Greenhouse gasses  Ozone layer depletion  Acidification  Eutrophication  Heavy Metals  Carcinogens  Pesticides  Summer Smog  Winter Smog  Energy Resources  Solid Waste 

In the tool all steps of a product’s life can be described  by  processes,  materials  and energy  usage.  These  are  connected  to  the eleven  categories  by  their  material  use, emissions  and  production  of  waste.  By applying normalisation and characterisation a  total  impact  is  calculated  for  all  eleven categories  (Figure  29)  and  a  total  of  the product.   

 

FIGURE  29,  EXAMPLE  OF  SIMAPRO  OUTPUT  BY THE ELEVEN CATEGORIES 

Two  examples  of  specific  measurement directions are EPC, which focuses on Energy Consumption,  and  the  Water  Footprint (WF),  which  focuses  on  the  water  use during production.  

EPW is a tool to analyse energy streams and determine  the EPC of a building. To do  this the  energy  consumption  is  calculated considering  the use  scenario. After  that  the total  amount  of  energy  is  reduced  by applying technical features and insulation of the building.  

The Water  footprint  is  calculated  based  on the  Blue Water  Footprint,  the Green Water Footprint  and  the  Grey  Water  Footprint. These  are  described  by  Hoekstra  et  al.  as follows:  “The blue water  footprint  refers  to consumption  of  blue  water  resources (surface and groundwater) along the supply chain of a product. ‘Consumption’ refers to  loss of water  from  the available  ground‐surface  water  body  in  a  catchment  area. Losses  occur  when  water  evaporates, returns  to  another  catchment  area  or  the sea  or  is  incorporated  into  a  product.  The green water footprint refers to consumption of green water resources (rainwater insofar as  it  does  not  become  run‐off).  The  grey water  footprint  refers  to  pollution  and  is defined as  the volume of  freshwater  that  is required to assimilate the load of pollutants given  natural  background  concentrations and  existing  ambient  water  quality standards.”(73) 

 

 

 

Page 33: GUIDING THE CONSTRUCTION INDUSTRY TOWARDS MORE …€¦ · relaties tussen bepalende factoren. Implementeren van een grotere variëteit aan strategieën. Bepalen van de verschillende

29  

ADDING SOCIAL VALUE 

The  Environmental  Value  has  several measurement  methods,  Social  Value however  is  harder  to  quantify.  In  recent years  some  benchmark  utilities  where developed  which  combine  Environmental Value  and  Social  Value.  International examples  for  rating  buildings  are  Building Research  Establishment  Environmental Assessment  Method  (BREEAM)  (74)  and Leadership  in  Energy  &  Environmental Design  (LEED)  (75).  Examples  within  the Netherlands  are  the  Dutch  version  of BREEAM,  BREEAM‐NL  by  the  Dutch  Green Building  Council  (76),  and  GPR  Gebouw (77).  

ECONOMICAL COSTS 

The construction industry is still completely based  on  the  economical  bottom  line. However, most of the time only the initiative costs  are  evaluated  without  looking  to  the complete  life  cycle  costs.  The  ‘life  cycle costs’ of a product is described by Ravemark as  the  sum of present  values of  investment costs, capital costs, installation costs, energy costs,  operation  costs,  maintenance  costs, and  disposal  costs  over  the  life‐time  of  the project, product, or measure (78). 

Ravemark concludes in the same report that the  existing  LCC  tools  are made  for  special application  or  problem  areas.  In  other words, there are no general LCC tools.  

To evaluate renovation concepts on all three bottom  lines,  Vink  created  a  “life  cycle performance  evaluation  model”  (LCPEM). This  tool  can  be  used  to  evaluate  concepts based  on  five  factors;  Energy  Performance, Life‐Cycle  Environmental  Impact,  Quality, Life‐Cycle  Costing,  and  Life‐Cycle  Yields (79).  

4.3.2. COMPARING  EVALUATION TOOLS 

In  Table  2  the  six  previously  named  tools are compared. In the table can be seen that there  is no tool which covers all categories.  

And  besides  that  the  interpretation  of  the categories differs between tools.  

EPW WF ECO 95

GPR LEED BREEAM - NL

LCPEM

Energy X

X X X X X

Water

X X X X X

Materials

X X X X X

Pollution

X X X X

Transport

X X X X

Waste

X X X X

Health

X X X X Land-use and ecology

X X

Management

X

Quality

X X X Life Cycle Costing

X

Life Cycle Yields

X

Environment X

X X X X X X

Social

X X X X

Economical

X

TABLE 2, COMPARISON BETWEEN TOOLS 

4.3.3. TRIPLE TOP LINE 

A  new  development  is  the  triple  top  line. Which  focuses  on  the  added  value  to  the three  top  lines  instead  of  the  negative impact.  McDonough  and  Braungart  state that  instead  of  focussing  on  reducing, reusing  and  recycling  a  company  should focus  on  the  question:  “How  can  I  grow prosperity,  celebrate  my  community,  and enhance  the  health  of  all  species?”  (80) Furthermore  McDonough  and  Braungart state  that:  “This  new  design  perspective creates triple top line growth: products that enhance the well being of nature and culture while generating economic value. Design for the triple top line follows the laws of nature to give industry the tools to develop systems that safely generate prosperity. In these new human  systems, materials  become  food  for the  soil  or  flow  back  to  industry  forever. Value and quality are embodied in products, processes  and  facilities  so  intelligently designed, they leave footprints to delight  in rather  than  lament. When  the  principles  of ecologically  intelligent  design  are  widely 

Page 34: GUIDING THE CONSTRUCTION INDUSTRY TOWARDS MORE …€¦ · relaties tussen bepalende factoren. Implementeren van een grotere variëteit aan strategieën. Bepalen van de verschillende

30  

applied,  both  nature  and  commerce  can thrive and grow.” (81) 

Cradle‐to‐Cradle  is  a  design  tool  based  on triple top line, however to date there are no tools to measure on a triple top line scale. 

4.3.4. CONCLUSIONS 

It  is  important  to consider all  three bottom lines  when  evaluating  different  options since  the  three  bottom  lines  are  strongly related.  The  Economical  Value  depends  on the Environmental value and Social Value.  

There  are  different  measurement  tools available  for  measuring  parts  of  the  triple bottom  line.  There  is  not  one  tool  which covers all aspects on all bottom lines. 

4.4. CONCLUSION 

Chapter 3 explained why there is a need for change  and  government  response  to  the need. In this chapter the response is shown. There  are  two  different  kinds  of  reactions. One  kind  is  are  the  design  approaches  and strategies, the other kind are the evaluation tools.  

IDF  Building wants  to  be  a more  complete methodology,  but  until  now  it  is  too  much focussed  on  flexibility,  (dis)assembly  and stakeholders within the supply chain.  

To get to a complete sustainable approach it is  necessary  to  combine  strategies  like  The Toyota  Way,  Design  for  Disassembly,  and Cradle  to  Cradle.  In  addition  to  that  it  is important to develop evaluation tools for all bottom and top lines. 

   

Page 35: GUIDING THE CONSTRUCTION INDUSTRY TOWARDS MORE …€¦ · relaties tussen bepalende factoren. Implementeren van een grotere variëteit aan strategieën. Bepalen van de verschillende

31  

5. SUSTAINABLE BUILDING 

The goal of  this  research  is  to provide a method or model  to  aid  in  the design process of  IDF building.  The  research  provided  in  chapter  3  and  4  shows  there  is  a  wide  range  of  aspects concerning sustainability to keep in mind. That is why this chapter describes a field in which a scope for IDF building can be determined. The result is a rough outline of a model in which the wide  range  of  aspects  is  connected.  This  model  can,  when  fully  developed,  also  be  used  to compare  rating  models  and  design  strategies.  Within  this  research,  the  rough  outline  of  the model will not go into details, but it will show the field in which all of the existing models should fit. 

5.1. THE FIELD 

To  define  the  main  factors  of  the  field,  a bottom up approach was used. All problems and  demands  described  in  the  previous chapters were listed and grouped, after that they  are  divided  to  form  seven  categories (appendix  II).  The  seven  categories  are: Environment,  Indoor  Climate,  Life  Cycle Economics,  Management,  Materials, Usability,  and  Visual  Quality  (Figure  30). Together  these  seven  categories  cover  all previously described elements of the social, economic,  and  ecological  bottom  line.  The next step was to create a base line and a top line  value  for  all  seven  categories.  All categories  are  described  in  this  paragraph including  a  list  of  requirements  for  the Bottom, Base, and Top line. 

5.1.1. ENVRIONMENTAL IMPACT 

Environment  is  a  broad  definition.  For  this sustainable  building  model  the  impact  on the  environment  of  the  total  lifecycle  of  a building  is  considered.  This  is  done  by measuring  three  subcategories: Environmental  Issues,  Strategies  and Energy.  The  subcategory  Environmental Issues  considers  the  impact  of  the  building during  its  total  lifetime on the Atmosphere, Biodiversity,  Environment,  Human  Health, Land,  Natural  Cycles,  and  Water.  The subcategory  Strategies  evaluates  which techniques  are  used  to  reduce  or  improve the  impact  on  the  Environment.  The  last subcategory,  Energy  considers  both  the Source  of  the  energy  consumption,  and  the way the energy is used.  

 

5.1.2. INDOOR CLIMATE 

The category Indoor Climate focuses on the quality  of  the  indoor  climate  in which user control  and  healthy  natural  conditions  are highly  valued.  To  come  to  a  score  this category  considers  the Control of  the users on  the  indoor  climate,  the  Indoor  Climate itself, and the effect of the Used Materials on the  indoor  climate.  The  first  subcategory considers  Individual  Control  of  the  Indoor Climate by the user, the second subcategory considers  matters,  such  as  Daylight  Usage, Sun  Protection,  Natural  Ventilation, Temperature  Regulation.  The  third subcategory  covers  the  Off‐gassing  and Toxicity of the Used Materials and Paints. 

5.1.3. LIFE CYCLE ECONOMICS 

Life cycle economics considers the Life Cycle Costing  and  Life  Cycle  Yields.  The subcategory  Life  Cycle  Costing  consists  of Initial  Costs,  Costs  During  Use,  and  End  of Life  Costs.  The  Life  Cycle  Yields  consists  of all  yields  like  the  income  from  Marketing, Operation Profits, and Rent.   

5.1.4. MANAGEMENT 

The  Management  category  consists  of  four subcategories:  Design,  Product  Realization, Management,  and  Labour.  The  Design subcategory  evaluates  the  Innovative character of  the  company and design  team, the  Product  Realization  subcategory considers  the  way  of  manufacturing  of  the 

Page 36: GUIDING THE CONSTRUCTION INDUSTRY TOWARDS MORE …€¦ · relaties tussen bepalende factoren. Implementeren van een grotere variëteit aan strategieën. Bepalen van de verschillende

32  

company.  The  Management  subcategory considers the Decision Making, Cooperation, the  Day‐to‐Day  Management,  and  the Employee  Management  &  Development. And lastly the subcategory Labour considers the  Health  and  Risks  of  the  working environment of the Employees.  

The  philosophy  behind  this  is,  when  a company  scores  high  on  these subcategories, the employees are happy and healthy,  creativity  is  stimulated,  and  high quality products can be developed.  

5.1.5. MATERIALS 

The Material category evaluates the Sources, Use,  and  End  of  Life  of  all  materials  used. From the Sources the Availability, Depletion, and Renewability are considered. During the Use phase the Kind of Product and whether it  belongs  to  and  its  suitability  to  the Technosphere  or  Biosphere  is  determined. Lastly  the  End  of  Life  Treatment  of  the materials is evaluated.   

5.1.6. USABILITY 

The Usability category evaluates the current usability  and  the  ability  to  adapt  to  future demands.  This  category  consists  of  two subcategories;  the  Adaptability,  and  the other Attributes of  the Building. Within  the Adaptability  the  Compatibility,  Complexity, Demountability,  Flexibility,  Portability,  and Use  Scenarios  are  evaluated.  Within  the other  Attributes  of  the  Building  the Features, Base Functionality, and Protection are evaluated.   

5.1.7. VISUAL QUALITY 

The  category  Visual  Quality  considers  the Appearance  and  the  Individuality  of  the building.  The  philosophy  is  that  when  a building  has  a  good  appearance  and  high individual  identity  it  is  less  likely  to  be demolished. 

 

5.2. RESULTING MODEL 

The  resulting  model  is  a  rough  version which  consists  only  of  a  possible  structure and  the  relations  between  categories.  The model  still  needs  to  be  quantified  and categories  and  subcategories  have  to  be weighted by expert opinions. 

Figure  30  shows  the  hierarchical  structure of  the  outline  of  the  model  (from  left  to right)  in  which  the  (sub)  division  of categories  and  subcategories  are  related  to the model.  

Table  3  provides  a  more  elaborate description  of  the  outline  of  the  model. Providing  bottom  line,  base  line,  and  top line criteria for all sub‐categories.  

Finally  Figure  31  completes  the  outline  of the  model  with  a  graphical  representation including the bottom line, base line, and top line.  Within  the  outline  of  the  model  the leading attributes  for  the bottom, base, and top line of the categories are shown. 

 

 

 

 

 

 

Page 37: GUIDING THE CONSTRUCTION INDUSTRY TOWARDS MORE …€¦ · relaties tussen bepalende factoren. Implementeren van een grotere variëteit aan strategieën. Bepalen van de verschillende

33  

   

FIGURE 30, HIERARCHICAL DIAGRAM  

Page 38: GUIDING THE CONSTRUCTION INDUSTRY TOWARDS MORE …€¦ · relaties tussen bepalende factoren. Implementeren van een grotere variëteit aan strategieën. Bepalen van de verschillende

34  

 

Categories  Sub‐Categories  Bottom Line  Base Line  Top Line 

Environmental Impact 

Environmental Pollution 

Polluting the Environment 

Environmental Neutral 

Cleaning the Environment 

Strategies No Strategies to reduce Impact 

Optimization and Compensation 

Maximizing Positive Impact 

Energy  Energy Consuming  Energy Neutral  Energy Producing 

Non Renewable Energy Sources  Renewable Energy Sources 

Indoor Climate  Climate

Artificial Lighting Light Rooms using Daylight 

Lighting the whole Building Using Daylight 

Mechanical Ventilation  Natural Ventilation 

Mechanical Heating & Cooling  Natural Heating & Cooling 

Worse Indoors than Outdoors 

Indoor Equal to Outdoors 

Better Indoor Climate than Outdoors 

Climate Control No Individual Climate Control 

Some Individual Control  Full Individual Control 

Material Properties 

Off‐gassing of Toxic Substances 

No Off‐gassing of Toxic Substances 

Cleaning the Air of Toxic Substances and Aerosols 

Life Cycle Economics 

Life Cycle Costing 

Initial Costs  Low Initial Costs  No Initial Costs 

Operational Costs  No Operational Costs 

End of Life Costs  Low End of Life Costs  No End of Life Costs 

Life Cycle Yields 

No Initial Yields  Initial Yields 

No Operational Yields  Operational Yields 

No End of Life Yields  End of Life Yields 

Management Design  Laggards 

Conservative Development  Front Runners 

Product Realization 

Peak Workloads  Levelled out Workloads 

Bad Production Environment 

Controlled Production Environment 

Perfect Production Environment 

Conservative Production Intelligent Use of Machinery 

Industrialized Production 

Employee Development  No Development of 

Employees Some Development of Employees 

Development of Exceptional Employees 

External Cooperation 

No Cooperation with other Companies  Some Cooperation 

Close Cooperation along the Construction Chain 

Labour  Unhealthy Work Environment 

Mediocre Work Environment 

Healthy Work Environment 

High Risk for Employees Some Risk for Employees 

Low Risk for Employees 

Materials  Sources Rare Resource  Available Resources  Local Resources 

Depletion of Resource Continuous Reuse of Resources 

Increase of Resource Quality 

Non Renewable Materials Renewable Materials  Use of Renewables at 

Page 39: GUIDING THE CONSTRUCTION INDUSTRY TOWARDS MORE …€¦ · relaties tussen bepalende factoren. Implementeren van een grotere variëteit aan strategieën. Bepalen van de verschillende

35  

Categories  Sub‐Categories  Bottom Line  Base Line  Top Line a Slower Rate than the Renew Cycle 

Use No Responsibility During Use  Material Pool  Material Rent Policy 

End of Life  No End of Life Plan End of Life Return Plan 

End of Life Reuse or Recycle Plan 

Usability  Adaptability  Incompatible  Compatible  Highly Compatible 

High Complexity  Low Complexity  Very low Complexity 

Not Demountable  Demountable  Easily Demountable 

Inflexible  Flexible  Extremely Flexible 

Not Portable  Portable  Highly Portable 

No Scenarios for changing User Needs 

Adaptable to Foreseeable Scenarios

Adaptable to a whole range of Scenarios 

Only Main Functionality Functionality Based on Total Lifetime 

Upgrade possibilities for unforeseen demands 

Attributes of the Building  No Features (Ethernet 

Cables, Glass Fibre, Fire Alarms, Etc.)  Standard Features 

Many High End Features and Upgradable for Future Features 

Only Base Protection  Upgradable Protection 

Easily Upgradable to all possibly needed Protection including extreme conditions 

Visual Quality  Appearance  Bad Appearance  Good Appearance  Celebration of Nature 

Individuality  No Individual Identity  Individual Identity  Unique Identity TABLE 3, ELEBORATE DESCRIPTION OF THE OUTLINE OF THE MODEL 

 

 

 

 

   

Page 40: GUIDING THE CONSTRUCTION INDUSTRY TOWARDS MORE …€¦ · relaties tussen bepalende factoren. Implementeren van een grotere variëteit aan strategieën. Bepalen van de verschillende

36  

 

FIGURE 31, GRAPHICAL REPRESENTATION OF THE OUTLINE OF THE MODEL 

5.3. IDF‐BUILDING 

The  next  step  was  to  decide  how  the  IDF‐Building methodology  relates  to  the model. The  Green  BuildingLab  is  used  as  a representative example for IDF‐Building.  

5.3.1. GREEN BUILDINGLAB 

 

FIGURE  32,  RENDER  OF  THE  GREEN BUILDINGLAB 

The  Green  BuildingLab  is  a  project  by  the Green  Transformable  Building  Center,  a research platform based at the University of Twente.    Figure  32  shows  a  render  of  the design of the building. 

GOALS 

The goals for the Green BuildingLab project are;  to  provide  a  platform  for  research, development,  and  cooperation.  Research  is important  for  the University of Twente and will  focus on new strategies  for sustainable building  and  the  evaluation  of  existing strategies.  Development  is  of  great importance for the construction industry as the  project  provides  an  environment  for development  and  a  test  case  for  product tryouts.  A  guideline  through  the  project  is putting  the  IDF  building  methodology  into practice,  which  is  important  for  both  the construction  industry and  the University of Twente. This goal can only be accomplished 

Page 41: GUIDING THE CONSTRUCTION INDUSTRY TOWARDS MORE …€¦ · relaties tussen bepalende factoren. Implementeren van een grotere variëteit aan strategieën. Bepalen van de verschillende

37  

by  cooperation  along  the  whole construction chain. 

The  building  itself  aims  to  be  the  most sustainable  building  of  the  Netherlands,  to reach a BREEAM Outstanding score, and be the first Cradle‐to‐Cradle certified building.  

Furthermore  the  project  is  based  on  a building which will be reconfigured yearly.  

COOPERATION 

Cooperation is not a goal in itself, but mostly the means to reach the other goals. For true innovation  cooperation  beyond  project boundaries  is  needed  along  the  whole construction  industry  chain,  from  client  to material  supplier,  from  architect  to  carpet producers.  

This building is designed following the IDF‐Building  methodology  by  students  of  the 

University  of  Twente  in  cooperation  with many  companies  within  the  construction industry.  

THE EVALUATION 

Table  4  shows  the  evaluation  of  the  Green BuildingLab on all sub‐categories. This is an illustration  of  how  the  model  could  work.  At  the  right  side  of  the  table  a  column  is added  in which  the  argument  for  the  score is  stated,  this  could  be  a  parameter  of  the building  or  a  design  strategy.  These arguments  are  derived  from  presentations and  documentation  of  the  design  of  the building.  A  graphical  representation  of  the score is shown in Figure 33. If the building is realized as  it  is designed it can be said that the  IDF‐Building  methodology  provides  a high  standard  since  it  rarely  scores  below the base  line  and even  reaches  the  top  line on three categories.   

 

Categories  Sub‐Categories  Bottom Line  Base Line  Top Line 

Green BuildingLab 

Environmental Impact 

Environmental Pollution 

Polluting the Environment 

Environmental Neutral 

Cleaning the Environment 

CO2 Neutral

Strategies No Strategies to reduce Impact 

Optimization and Compensation 

Maximizing Positive Impact 

Design for Long Life of Components, Design for Whole Life Cycle, Maximizing Energy gains, Maximizing Biodiversity 

Energy  Energy Consuming  Energy Neutral  Energy Producing  Abundant PV‐Cells, Reducing Energy Use 

Non Renewable Energy Sources 

Renewable Energy Sources  Solar Energy, Bio‐gas 

Indoor Climate 

Climate  Artificial Lighting  Light Rooms using Daylight 

Lighting the whole Building Using Daylight 

Large glass façades, Solar studies 

Mechanical Ventilation 

Natural Ventilation  Solar Chimney for natural ventilation 

Mechanical Heating & Cooling 

Natural Heating & Cooling  Low temperature heating/cooling 

Worse Indoors than Outdoors 

Indoor Equal to Outdoors 

Better Indoor Climate than Outdoors 

No active cleaning 

Climate  No Individual  Some Individual  Full Individual  Control per room

Page 42: GUIDING THE CONSTRUCTION INDUSTRY TOWARDS MORE …€¦ · relaties tussen bepalende factoren. Implementeren van een grotere variëteit aan strategieën. Bepalen van de verschillende

38  

Categories  Sub‐Categories  Bottom Line  Base Line  Top Line 

Green BuildingLab 

Control  Climate Control  Climate Control  Climate Control 

Material Properties 

Off‐gassing of Toxic Substances 

No Off‐gassing of Toxic Substances 

Cleaning the Air of Toxic Substances and Aerosols 

Cradle‐to‐Cradle materials for indoor finishing 

Life Cycle Economics 

Life Cycle Costing 

Initial Costs  Low Initial Costs  No Initial Costs  Development and production costs 

Operational Costs  No Operational Costs 

Bio‐gas and maintenance costs 

End of Life Costs  Low End of Life Costs 

No End of Life Costs 

Disassemble costs 

Life Cycle Yields 

No Initial Yields  Initial Yields   

No Operational Yields 

Operational Yields  Rent, Marketing,

No End of Life Yields  End of Life Yields  Products ready for reuse 

Management  Design  Laggards  Conservative Development 

Front Runners  Open development based on knowledge sharing 

Product Realization 

Peak Workloads  Levelled out Workloads  Within the cooperation every partner is informed timely 

Bad Production Environment 

Controlled Production Environment 

Perfect Production Environment 

Complete prefab production 

Conservative Production 

Intelligent Use of Machinery 

Industrialized Production 

Production in industrial production facility 

Employee Development 

No Development of Employees 

Some Development of Employees 

Development of Exceptional Employees 

Development of students by discussion with experts 

External Cooperation 

No Cooperation with other Companies 

Some Cooperation  Close Cooperation along the Construction Chain 

Close Cooperation along the Construction Chain 

Labour  Unhealthy Work Environment 

Mediocre Work Environment 

Healthy Work Environment 

No toxic materials 

High Risk for Employees 

Some Risk for Employees 

Low Risk for Employees 

Easily handling of components 

Materials  Sources  Rare Resource  Available Resources  Local Resources   

Depletion of Resource 

Continuous Reuse of Resources 

Increase of Resource Quality 

Design for Disassembly for technical products 

Non Renewable Materials 

Renewable Materials 

Use of Renewables at a Slower Rate than the Renew 

Use of Wood for temporary parts of the building 

Page 43: GUIDING THE CONSTRUCTION INDUSTRY TOWARDS MORE …€¦ · relaties tussen bepalende factoren. Implementeren van een grotere variëteit aan strategieën. Bepalen van de verschillende

39  

Categories  Sub‐Categories  Bottom Line  Base Line  Top Line 

Green BuildingLab 

Cycle 

Use  No Responsibility During Use 

Material Pool  Material Rent Policy 

Producer remains owner policy 

End of Life No End of Life Plan  End of Life Return Plan 

End of Life Reuse or Recycle Plan 

Producer take‐back policy 

Usability  Adaptability  Incompatible  Compatible  Highly Compatible  Standardized interfaces 

High Complexity  Low Complexity  Very low Complexity 

Designed for optimal Life Cycle Coordination, and Relational Pattern 

Not Demountable  Demountable  Easily Demountable 

Designed for optimal Functional Decomposition, Systemization, and Assembly 

Inflexible  Flexible  Extremely Flexible  Designed for changing user demands 

Not Portable  Portable  Highly Portable  Designed for two man handling 

No Scenarios for changing User Needs 

Adaptable to Foreseeable Scenarios 

Adaptable to a whole range of Scenarios 

Based on some foreseeable scenarios 

Only Main Functionality 

Functionality Based on Total Lifetime 

Upgrade possibilities for unforeseen demands 

Designed for change 

Attributes of the Building 

No Features(Ethernet Cables, Glass Fibre, Fire Alarms, Etc.) 

Standard Features  Many High End Features and Upgradable for Future Features 

State of the art features 

Only Base Protection 

Upgradable Protection 

Easily Upgradable to all possibly needed Protection including extreme conditions 

Designed for upgradability 

Visual Quality  Appearance  Bad Appearance  Good Appearance  Celebration of Nature 

Green roof and façade 

Individuality  No Individual Identity 

Individual Identity  Unique Identity  One of a kind design 

TABLE 4, ILLUSTRATION OF HOW THE SCORE OF THE GREEN BUILDINGLAB COULD BE 

Page 44: GUIDING THE CONSTRUCTION INDUSTRY TOWARDS MORE …€¦ · relaties tussen bepalende factoren. Implementeren van een grotere variëteit aan strategieën. Bepalen van de verschillende

40  

 

5.3.2. GREEN  BUILDINGLAB  RELATED TO IDF BUILDING 

The Green BuildingLab is a good example of the aspirations of IDF Building, in addition it also  contains  traces  of  Cradle  to  Cradle design.  This  design  methodology  can  be adapted  in  the  sustainable  part  of  IDF Building.  

 

5.4. CONCLUSIONS 

The IDF Building Methodology aims to be a continuously  adapting  and  improving design  methodology,  which  adopts  new trends  in  sustainable  design  without dropping  previous  goals  and  criteria.  The current state of IDF Building is in all aspects of the sustainability model at least base line, and  reaches  for  top  line  on  management, usability and visual quality. 

   

FIGURE  33,  ILLUSTRATION OF  HOW THE  GRAPHICAL  REPRESENTATION OF  THE  SCORES  OF  THE  GREEN BUILDINGLAB COULD BE 

Page 45: GUIDING THE CONSTRUCTION INDUSTRY TOWARDS MORE …€¦ · relaties tussen bepalende factoren. Implementeren van een grotere variëteit aan strategieën. Bepalen van de verschillende

41  

6. IDF BUILDING METHODOLOGY 

This chapter explains the IDF methodology. This will be done first by discussing the Goals and Strategy of  IDF building. The  ‘Passend Wonen’  concept  is used during  the model development and will be explained in this chapter. Thereafter, the model will be discussed by explaining the Hierarchical  Structure  and  Breakdown  of  the  IDF  Building  Model.  And  concluding  the development  of  the model,  the  calculations,  the  interface &  output,  and  recommendations  for further development of the IDF Building Model will be discussed.  

6.1. IDF METHODOLOGY 

The  IDF  Building  methodology  is  a  new building  methodology  initiated  by  Elma Durmisevic.  IDF  is  a  reaction on  IFD which focussed mainly on  flexibility during use as an  answer  to  Environmental  Issues  based on the Triple Bottom Line.  

The IDF building methodology incorporates the  whole  life  cycle  of  the  building  and  its materials.  Within  IDF  the  focus  shifts  to; Industrial  Production  to  reach  high  quality products  and  answer  to  the  decline  of craftsmanship,  adaptation  of  building  to individual  use  requirements  during  its  use phase  to  lengthen  the  useful  life  of  a building, use of Cradle‐to‐Cradle and Triple Top  Line  approach  to  answer  for  the  need for  sustainability  and  focus on a Design  for Disassembly  approach  to  create  flexible systems  that  could  be  replaced,  reused, reconfigured and whose materials  could be up‐cycled after its useful life. 

6.1.1. GOALS 

The  main  goals  of  the  IDF  Building Methodology  can  be  summarized  by:  High Quality,  High  Usability,  Buildings  with Unique  Identities,  Low  Environmental Impact  or  Positive  Impact,  and  Economical Feasibility  considering  the  whole  building and material life cycle. 

6.1.2. STRATEGY 

The  IDF  Building  Methodology  has  four main  strategies:  Industrial  Production, Design  for  Individual  Identity,  Sustainable Design,  and  Flexible  Buildings.  These  four 

key  strategies  are  used  to  reach  the previously named goals.  

INDUSTRIAL PRODUCTION 

Industrial  Production  leads  to  high  quality production because of  the  good production conditions.  Another  big  advantage  is  the reduced  need  for  skilled  craftsmen,  since the number of skilled craftsmen is declining. Next  to  that,  Industrial  Production  also lowers the material losses and failure costs. And  last  but  not  least,  the  Industrial Production  Methodologies  can  reduce production  costs  because  of  scale advantages.  

DESIGN FOR INDIVIDUAL IDENTITY  

Individual Design  is  important  to break  the monotonous  sight  of  industrial  produced buildings  and  create Buildings with Unique Identities. The second important point is the design for the individual user which has his or  her  individual  requirements.  To  cope with these requirements adaptability is very important.  This  adaptability  will  lengthen the useful life of a building. 

SUSTAINABLE DESIGN  

Sustainable  Design  reduces  the  negative Environmental  Impact  and  maximizes  the positive  Environmental  Impact  following  a Triple Top Line approach. Key issues which are  addressed  are  energy  use,  embodied energy & water, materials,  and pollution  to water, air, and soil. 

FLEXIBLE BUILDINGS 

Flexible  Buildings  means  the  buildings  are able  to  transform  their  functionality  or shape  as  the  demands  of  the  users  and owners  change.  This  aspect  makes  the 

Page 46: GUIDING THE CONSTRUCTION INDUSTRY TOWARDS MORE …€¦ · relaties tussen bepalende factoren. Implementeren van een grotere variëteit aan strategieën. Bepalen van de verschillende

42  

buildings  attain  High  Usability,  reduce  the negative Environmental Impact and costs of renovation by reusing and recycling parts of the building and materials. 

The assumption is made that flexibility leads to  saving  materials  through  reuse  which leads  to  lower  embodied  energy  &  water, saving  costs  for disposal  and purchasing of new materials, when considering the whole life cycle of a building.  

STRATEGY PER LIFE CYCLE PHASE 

The IDF Building Methodology does not stop by  the  design  of  the  building  itself.  It comprehends  all  phases  of  a  building’s lifecycle  and  all  the  corresponding processes. An overview of  the  IDF Building methodology,  including  strategies  and relevance  per  life  cycle  phase,  is  shown  in Table 5. 

Life Cycle Phase  Strategy per Life Cycle Phase Relevance

Design  Analysis of the Site   Analysis of Solar Income of the Site  Development of scenarios for building use  Optimization of building in each of its life cycle phases  Concurrent Engineering  

Individual (Identity fits the surroundings) Sustainable (Energy Use for heating and cooling) Flexible Building (Adaptable to all scenarios) Sustainable (Energy Use/Emission Reduction)  Industrial (Timely and correct decision making/Construct Time, Designing products which please all stakeholders) 

Manufacturing  Use of Material Saving Processes Use of Recyclable or Reusable Materials  Use of Low Weight Materials  Use of Less Energy Intensive Materials  Use of Automation 

Sustainable (Reduce Resource Depletion) Sustainable (Reduce Energy Use & Resource Depletion) Sustainable (Reduce Energy Use)  Sustainable (Reduce Energy Use & Emissions) Industrial (Reduce Price & Reduce need for skilled labour)  

Transport  Low Weight/Volume  Local partners and resources 

Sustainable (Emission Reduction)  Industrial (Management) Sustainable (Emission Reduction) 

Assembly  Dry Assembly Parallel Assembly  Design for Assembly & Disassembly 

Industrial (Construction Process) Sustainable (Reduce Resource Depletion & Environmental Burdens) Flexible (Reversible Connections) 

Exploitation  Low Energy Use  Design for Maintenance/ Long Life  Design for Disassembly 

Sustainable (Reduce Energy Use)  Sustainable (Reduce Resource Depletion & Emission Prevention) Flexible (Easy Disassembly and Reassembly to enhance usability) 

End of Life  Design for Reusability and Exchangeability Sustainable (Reduce Resource Depletion& Emission Prevention) 

TABLE 5, STRATEGIES AND RELEVANCE OF THE STRATEGY PER LIFE CYCLE PHASE 

   

Page 47: GUIDING THE CONSTRUCTION INDUSTRY TOWARDS MORE …€¦ · relaties tussen bepalende factoren. Implementeren van een grotere variëteit aan strategieën. Bepalen van de verschillende

43  

6.2. “PASSEND WONEN”  

‘Passend Wonen’ is a concept for residential buildings  which  focuses  on  the  changing demands over the lifespan of a building. The concept consists of three different elements (Figure  35)  which  can  be  combined  to numerous  different  variations;  one  level residential  buildings,  two  level  residential buildings,  apartments,  care  facilities, etcetera. The element at  the  left  side of  the figure  is  able  to  connect  elements  at  the same  level  in  all  four  directions.  The element  in  the  middle  is  used  for  vertical transportation  by  a  stairs  which  separates the  element  into  two  spaces.  This  element also  houses  the  installations  for  two separate living spaces in the box next to the stairs. The program element at the right side is used for the various functions to meet the needs of the residents. 

Current  developments  use  the  combination of  elements  which  can  be  found  in  Figure 36;  two  horizontal  connection  elements (blue),  one  vertical  transportation  element (red)  and  one  program  element  (yellow). Figure  36  shows  the  standard  combination of  elements.  This  combination  is  linked together  with  other  identical  standard combinations or mirrored combinations to a block of residential housing. 

Figure 34 shows two examples of a block of four  units  of  two  level  residential  housing (only  first  floor  shown).  In  this  picture  the so  called  ‘plugs’  (dark  parts)  are  added which can be used to separate or to connect two adjacent spaces. 

The  block  in  the  upper  part  of  the  picture shows  a  standard  combination  of  four houses of two levels (only first floor shown). The  block  in  the  lower  part  however  is slightly  different.  The  two  houses  in  the middle  are  combined  to  two  single  floor apartments,  one  on  the  first  floor  and  one on the second floor. This is realized by only swapping and adding ‘plugs’. Note that only three  of  the  four  stairs  are  accessible  and used  in  this  combination  and  all  four  units are  accessible  from  the  front  side  of  the building.  

FIGURE  34,  TWO  VARIATIONS  OF  THE  SAMERESIDENTIAL HOUSING BLOCK OF FOUR UNITS 

FIGURE  35,  BASE  ELEMENTS OF  THE  'PASSENDWONEN' CONCEPT 

FIGURE  36,  STANDARD  CONFIGURATION  OFELEMENTS 

Page 48: GUIDING THE CONSTRUCTION INDUSTRY TOWARDS MORE …€¦ · relaties tussen bepalende factoren. Implementeren van een grotere variëteit aan strategieën. Bepalen van de verschillende

44  

The  elements  are  prefabricated  and therefore the process on site consists solely of stacking the elements in the right order.  

In the program elements an additional floor will  be  placed  which  makes  it  possible  to use  the  space  between  them  for installations.  This  also makes  it  possible  to add  and  remove  installations  during  the lifetime  of  the  building  without  altering  or otherwise damaging the elements.  

By  using  the  elements  of  ‘Passend Wonen’ the building  is  able  to adapt  to  a  change  in market  needs  because  a  change  in  market needs  means  the  building  only  needs  to change  the  links  of  horizontal communication into a differently connected building.  In  other  words,  to  make  a  new combination to meet the new market needs, the only physical  changes  are  the  ‘plugs’  in the blue elements, which are designed to be replaceable.  

This  ability  of  the  concept  makes  the building transformable even though its base structure  is  rigid.  This  transformation capacity enables  the building  to change  the functionality  without  causing  much  waste and without the use of additional materials, which  makes  the  concept  sustainable  on material use.  

An  addition  to  this  is  the  energy performance  which  is  above  the  current standard for new buildings. At this moment a  zero‐energy  concept  is  being  developed and  planned  to  be  finalized  in  2011.  This will  make  the  building  also  sustainable  on the use of energy.  

Recently  the  acoustic  performance  of  the elements  was  tested  and  approved  for construction  and  a  scale  model  of  the elements was created.  

The  concept  is  ready  for  a  pilot  project which may be found in Hardenberg. 

The  ‘Passend Wonen’  concept  will  be  used as  a model  development  case.  In  chapter  7 the model will be tested by creating a design for the ‘plug’ using the model guidelines.  

6.3. MODEL BREAKDOWN 

The  model  is  based  on  the  four  key strategies  for  IDF  Building:  Industrial, Individual, Environmental, and Flexible. The philosophy  is  that  together  these  strategies will enable Sustainable Building. The model will be discussed by  the  four key strategies and  their  corresponding  criteria  and  sub criteria.  

6.3.1. INDUSTRIAL 

To  rate  the  industrialization  level  of  a building  concept  two  main  criteria  are considered; Organisation and Production. 

ORGANISATION & DESIGN 

The  first  sub  criterion  for  Organisation  is Management.  Good  management  should enhance  cooperation  throughout  the construction  industry  chain  to  come  to better  quality  of  the  building  and  its components. Another important factor is the management  of  material  flows  during  the build,  use  and  disposal  phase  in  order  to enable high quality material use and reduce material  losses.  It  is  important  to  take responsibility  for  the  whole  building, including  all  of  the  components  and elements.  

The  second  sub  criterion  is  Transport  & Handling.  It  is  important  to  take  into account  the  Construction  Workers  as stakeholders.  Therefore,  Handling  of components and Ease of Transportation are important factors. Another important aspect is  the  place  of  the  partners  and  resources. Local  partners  and  resources  enable  good cooperation and boost local community and economy.  

PRODUCTION 

The  first sub criterion  for Production  is  the Production  Method.  For  Production Methods it is important the components and elements  are  produced  in  an  industrialized way,  enabling  high  precision  and  quality, and  reducing  the  need  for  skilled craftsmanship.  Key  factors  for  this  are  the 

Page 49: GUIDING THE CONSTRUCTION INDUSTRY TOWARDS MORE …€¦ · relaties tussen bepalende factoren. Implementeren van een grotere variëteit aan strategieën. Bepalen van de verschillende

45  

use  of  autonomous  processes  and prefabrication. During the assembly process a  dry  stacking  method  is  preferred  for  a clean  building  process,  and  enables  a disassembly process.   

The  second  sub  criterion  for  Production  is Production  Quality.  Key  factors  for Production  Quality  are  the  environment  in which  the  components  and  elements  are produced.  In  a  conditioned  environment  a higher  and  more  constant  quality  of products can be delivered.  

6.3.2. INDIVIDUAL 

To  rate  the  level  of  individuality  of  a building,  the  adaptability  to  the surroundings and the user requirements are considered. 

ADAPTABILITY 

The first sub criterion for Adaptability is the Building  Identity.  The  Building  Identity  is determined by the architectural quality, the site analysis, and the  level of customization during  the  initial  building  process,  the  use phase, and a possible renovation process. 

The second sub criterion for Adaptability  is the  Functional  Adaptability.  This  is determined  by  the  possibilities  and  effort needed  for  the  adaptation  of  the  structure and  installations.  Short  term  scenarios determine  the  suitability  to  long  term scenarios like time independent, specific, or temporally buildings. 

The  third  sub  criterion  for  Adaptability  is the  Indoor  Climate.  The  key  factors  for Indoor  Climate  are  adaptability  level  and speed of adaptation of the indoor climate 

6.3.3. ENVIRONMENT 

To  rate  the  level  of  environmental  impact four  main  criteria  are  considered;  Energy, Materials, Pollution, and Water. 

ENERGY 

The  first  sub  criterion  for  Energy  is  the Embodied  Energy.  This  consists  of  the energy  used  in  harvesting,  processing  and transportation of materials. 

The  second  sub  criterion  is  the  Energy During Use. This  is determined by the need for  electrical  energy,  energy  need  for temperature  regulation,  and  the  energy need for the transformation process. 

The  third  sub  criterion  is  the Source of  the Energy. The Energy Source  is  important  for evaluating the quality of the energy and the corresponding  depletion  and  pollution caused by the energy source. 

MATERIALS 

The first sub criterion is the Material Source which  is  important  for  corporate  social responsibility. For this evaluation, the value of the source and the distance to the source are considered. 

The  second  sub  criterion  is  the  Material Quality.  For  this  sub  criterion  the  residual value of the material is considered based on the  possible  applications  of  the  material after the useful life. 

The  third  sub  criterion  is  the  Material Quantity. The lower the amount of material used the lower the environmental impact. 

POLLUTION 

The  first  sub  criterion  is  the  Pollution During  Build  process,  which  evaluates  the pollution  of  the  material  production  and processing. And the pollution caused by the building process based on the use of human resources and machinery.  

The  second  sub  criterion  is  the  Pollution During  Use  Phase.  The  most  important factors  during  use  for  pollution  (besides energy)  are  maintenance  and  the transformation process.  

The  third  sub  criterion  is  the  End  of  Life Pollution.  For  this  criterion  the  ease  of disassembly  and  the  final  disposal  of  the used materials are considered important. 

Page 50: GUIDING THE CONSTRUCTION INDUSTRY TOWARDS MORE …€¦ · relaties tussen bepalende factoren. Implementeren van een grotere variëteit aan strategieën. Bepalen van de verschillende

46  

WATER 

The  first sub criterion  is Water During Use. For this sub criterion the use of Cycles, and the  dependency  on  public  services  are evaluated. A strategy in which water is used in  an  Independent  Continuous  Loop  is considered the highest possible goal. 

The  second  sub  criterion  is  the  Water footprint.  For  this  criterion  the  amount  of water  needed  to  produce  the  applied materials is calculated. 

6.3.4. FLEXIBLE 

Durmisevic  states  in  her  research  about Transformable  Buildings  that:  “a  building can  be  transformed  if  its  parts  can  be defined  as  independent  parts  of  a  building structure,  and  if  the  interfaces  between parts  are  demountable.  Independence  of building  products  is  determined  by decomposition  of  material  levels  and technical  decomposition;  while exchangeability  is  determined  by  physical decomposition.  Accordingly,  indicators  of independence  are:  functional decomposition,  systematisation,  hierarchy, base  element  specification,  and  life  cycle coordination.  Indicators  of  exchangeability are:  type  of  connections,  assembly sequences, and geometry of product edge.”  

This  part  of  the  model  is  mainly  based  on the research into Design for Disassembly by Elma Durmisevic and this statement. 

To  rate  the  level  of  Flexibility  five  main criteria  are  considered; Building Hierarchy, Functionality,  Interfaces,  Material  Levels, and Reusability. 

BUILDING HIERARCHY 

The first sub criterion of Building Hierarchy is  the  Life  Cycle  Coordination.  For  this criterion the assembly sequence of elements and  components  is  important  considering the  Use  Life  Cycle  and  the  Technical  Life Cycle.    Life  Cycle  Coordination  means  that elements  and  components  with  shorter lifecycles are replaceable without having  to 

disassemble  or  replace  elements  and components with longer lifecycles.  

The  second  sub  criterion  is  the  Relational Pattern.  This  criterion  refers  to  the connections  between  elements  and components.  Having  interfaces  only  in  one functional  group  is  rated high while having interfaces  with  other  functional  groups  on the building level is rated low.   

FUNCTIONALITY 

The  sub  criterion  of  Functionality  is  the Functional Transformability. The Functional Transformability  is  solely  based  on  how many and how well the building or system is able to perform different functions on itself.   

INTERFACES 

The  first  sub  criterion  of  Interfaces  is  the Assembly  Process.  For  the  Assembly Process the Direction based on the assembly type  and  the  Sequences  based  on  material levels are important.  

The  second  sub  criterion  is  the  Geometry. The  Geometry  of  the  Product  Edge  and Standardisation of the Product Edge are the deciding factors for the Geometry criteria. 

The  third  sub  criteria  are  the  Connections. For  Connections  the  Type  of  Connection, Accessibility  of  Fixings,  Tolerance  and Morphology of Joints are important. 

MATERIAL LEVELS 

The  first  sub  criterion  of Material  Levels  is the  Functional  Decomposition  which consists  of  Functional  Dependence  and Functional Separation. 

The Second sub criterion is Systematisation, which  consists  of  Structure  of  Material Levels and the Type of Clustering.   

REUSABILITY 

Reusability  is  determined  by  the  Reuse Potential.  For  the  Reuse  Potential  the amount  of  Damage  to  the  product  after  its Use  Lifecycle,  the  Material  Level  of  the Reusability,  and  the  Reparability  of  the 

Page 51: GUIDING THE CONSTRUCTION INDUSTRY TOWARDS MORE …€¦ · relaties tussen bepalende factoren. Implementeren van een grotere variëteit aan strategieën. Bepalen van de verschillende

47  

building  and  its  components  and  elements. A  good  score  means  there  is  little  to  no damage  dealt  to  the  products,  the  damage dealt is fully reparable and the building as a whole can be reused.  

6.3.5. STRATEGY 

For determining weight  factors  for all main and  sub  criteria,  it  is  important  to  keep  in mind  the  strategy  and  scenarios  for  the building.  For  instance,  when  a  strategy focuses  on  replaceability  and exchangeability,  multi‐functionality becomes  less  important.    Therefore  it  is important  to  know  which  transformation strategy is preferred in the building.  

 

6.4. HIERARCHICAL  STRUCTURE  OF THE IDF MODEL 

The  hierarchical  structure  of  the  model  is shown in Figure 37. In this figure Strategy is placed  at  the  highest  level  because  this influences  the  weighing  factors.  Also,  the hierarchy is shown from left to right starting at  IDF, which  is  the complete methodology, the  first  layer  are  the  key  strategies,  the second  layer  are  the  main  criteria  for  the strategies,  the  third  layer  are  the  sub criteria for the main criteria, and the fourth layer are the determining factors for the sub criteria.  

   

Page 52: GUIDING THE CONSTRUCTION INDUSTRY TOWARDS MORE …€¦ · relaties tussen bepalende factoren. Implementeren van een grotere variëteit aan strategieën. Bepalen van de verschillende

48  

 

FIGURE 37, HIERARCHICAL STRUCTURE IDF METHODOLOGY

   

Page 53: GUIDING THE CONSTRUCTION INDUSTRY TOWARDS MORE …€¦ · relaties tussen bepalende factoren. Implementeren van een grotere variëteit aan strategieën. Bepalen van de verschillende

49  

6.5. SOURCES OF SCORES  

All scores are valued in a range from 0.1 to 1.0, where 0.1  is  the worst score and 1.0  is the  best  score.  In  general  the  way  to determine  the  values  for  the  different possibilities  was  to  first  make  a  list  of different  options,  secondly  ordering  them from  worst  to  best  options,  thirdly  divide 0.1  to  1.0  in  a  number  of  steps corresponding  to  the  number  of possibilities, and lastly allocate a value to all possibilities. This section provides insight in how  the  options  are  ordered.  For  some determining  factors  the  scores  are determined  in a different way, when  this  is the case this is also described in this section. Appendix  (III)  provides  a  table  with  all determining  factors  the  options  and  their respective scores. 

6.5.1. MANAGEMENT 

Cooperation and responsibility in the design process  and  material  flow  will  result  in more  sustainable  design  through organisation.  

BUILDING CHAIN INTEGRATION 

Concurrent  Engineering(82)  enables  better industrialisation  through  cooperation  and involvement  of  all  stakeholders.  Therefore, the  more  stakeholders  are  included  in  the design  and  development  phase  the  higher the score. 

MANAGEMENT OF MATERIALS DURING USE 

By  maintaining  ownership  or  having  a maintenance  contract,  the  building contractor  is  able  to  industrialize  the maintenance  and  transformation  process.  Therefore,  a  closer  contact  during  the  use phase of a building leads to a higher score. 

MANAGEMENT OF MATERIALS AFTER USE 

By  having  a  return  policy  the  building contractor  and  its  subcontractors  are inspired  to  design  products  which  are 

desirable  even  after  its  first  useful  life, enabling  an  industrialized  return  system. Therefore a higher responsibility  leads  to a higher score. 

6.5.2. TRANSPORT & HANDLING 

TRAVELLING DISTANCE 

Reducing  distance  between  producers  of base  materials  and  subcontractors  enables better  cooperation  in  design  and  material flow. Also, it strengthens the local society on economical and social base. 

HANDLING OF COMPONENTS 

Designing  for  ease  of  handling,  moderates the assembly process, which  leads  to  faster assembly  and  a  more  structured  assembly process. 

6.5.3. PRODUCTION METHODS 

PRODUCTION PROCESS INDUSTRIALIZATION 

A  higher  level  of  industrialization  of  the production  process  reduces  the  need  for skilled craftsmanship.  

PRODUCTION PROCESS LOCATION 

Prefabrication  enables  a  better industrialization  of  the  production  process and a smoother assembly process. 

BUILDING ASSEMBLY PROCESS 

A  dry  stacking  method  speeds  up  the building  process.  The  bigger  the components, the faster the building process will be. 

6.5.4. PRODUCTION QUALITY 

CONDITIONS DURING PRODUCTION 

Better  conditions  during  the  production  of elements  and  components,  ensures  higher quality  of  these  parts  of  the  building  and creates  a  better  working  environment  for the employees.  

Page 54: GUIDING THE CONSTRUCTION INDUSTRY TOWARDS MORE …€¦ · relaties tussen bepalende factoren. Implementeren van een grotere variëteit aan strategieën. Bepalen van de verschillende

50  

CONDITIONS DURING ASSEMBLY 

Better conditions during the assembly of the building  create  a  better  working environment  for  the  construction  site workers  and  lead  to  a  better  sight  of  the construction site. 

6.5.5. BUILDING IDENTITY 

CUSTOMIZATION LEVEL 

The  higher  the  customization  level,  the better  a  unique  building  identity  can  be created.  Choice  of  colour  is  considered lowest  level  of  customization,  the  choice  of material  is  second  level  and  the  choice  of determining the floor plan is considered the third  level  of  freedom.  The  Customization Level  is  not  always  the  same  during  the Initial Building process, the Use phase, and a Renovation  project.  Therefore  this determining  factor  is  divided  into  three determining factors.  

ARCHITECTURAL QUALITY 

This  is  a  subjective  factor,  and  should  be rated  be  an  independent  person.  However the  architectural  quality  is  very  important for the Building Identity 

SITE ANALYSIS 

The  analysis  of  the  site  is  important  in creating  a  building  identity  which  fits  the environment.  The  analysis  of  terrain, natural  vegetation,  water  flows,  and  solar orbit  are  considered  important  for  a building  uniquely  designed  for  its  building site. 

6.5.6. FUNCTIONAL ADAPTABILITY 

SCENARIOS FOR ADAPTING THE STRUCTURE 

Short  term  scenarios  for  adapting  the structure  are  important  since  during  the lifetime  of  the  building  the  users  and requirements  change.  The  higher  the  level of  freedom  through  adaptability  the  less likely the building is going to be demolished. (3)(16).  

The  lowest  score  of  0.1  is  allocated  to  not being  adaptable  at  all.  Than  four  options with  an  improving  rate  of  adaptability  are rated  with  evenly  divided  scores  between 0.1  and  1.0.  Lastly  there  are  two  options which  combine  adaptability  scenarios. These are all rated 1.0 since this will enable a high enough adaptability level to ensure a longer useful life for the building. 

EFFORT OF STRUCTURAL ADAPTATION 

The  effort  needed  to  make  structural adaptations is based on the size (element or component)  and  the  need  for  new  input (relocate or replace).  

ADAPTATION LEVEL OF INSTALLATIONS 

Adaptation level is based on its adjustability to  foreseen  and  unforeseen  new functionalities.  

EFFORT OF INSTALLATION ADAPTATION 

The effort of  the adaptation of  installations to new needs  is based on whether  it needs to  be  reconnected  either  through  software or  a  physical  reconnection,  or  the  whole installation  needs  to  be  relocated  or replaced.  

6.5.7. INDOOR CLIMATE 

ADAPTABILITY LEVEL 

The adaptability  level of  the  indoor climate is  considered  high  if  it  is  controlled  by individual  users  for  a  small  part  of  the building  and  low  if  it  is  controlled  on  a whole building level. 

ADAPTABILITY SPEED 

The faster the indoor climate changes to the user demands, the better. 

 

 

 

Page 55: GUIDING THE CONSTRUCTION INDUSTRY TOWARDS MORE …€¦ · relaties tussen bepalende factoren. Implementeren van een grotere variëteit aan strategieën. Bepalen van de verschillende

51  

6.5.8. EMBODIED ENERGY 

EMBODIED ENERGY IN MATERIALS/M3 

Embodied  Energy  of  a  material  consists  of the  quantity  of  energy  needed  for  the production,  storage,  and  disposal  of  a material.(83)  The  data  is  divided  along  the 0.1  to  1.0  scale  by  a  logarithmic  scale  for energy  use  in  Megawatt  per  cubic  Meter. The source  for  this data  is  the  Inventory of Carbon  and  Energy  (84).  A  table  with  the calculated  scores  is  provided  in  appendix (IV) 

EMBODIED ENERGY IN PROCESSES 

Embodied  Energy  in  Processes  consists  of the  quantity  of  energy  needed  in  the production  process  of  elements  and components.  For  this  report  a  global assumption  is made  that  thermal processes need  the  most  additional  energy, mechanical  processes  need  less  additional energy  than  thermal  processes,  and chemical  processes  need  only  little  to  no additional energy.  

EMBODIED ENERGY IN TRANSPORT 

Embodied  energy  is  the  quantity  of  Energy used in transporting the materials, elements and  components  from  their  source  to  the building site. This depends on distance and way  of  transport.  Since  the  distance  is already  taken  into  account  in  another determining  factor  this  factor  concentrates on the way of  transport. The source  for the scores  is  the  Energy  Manual  (83).  A  table which includes the calculation of the scores can be found in appendix (IV) 

6.5.9. ENERGY DURING USE 

ELECTRICAL ENERGY NEED 

The  strategy  for  reducing  the  need  for Electrical  Energy  is  rated  from  no  strategy at  all,  to  energy  reducing  by  efficiency,  to self sufficient and even energy producing. 

 

 

ENERGY NEED FOR HEATING/COOLING 

Using  fossil  fuels  for  heating  is  very inefficient,  therefore  this  scores  very  low. Electricity  can  be  gained  in  a  sustainable way,  but  heating  through  Electricity  is  still inefficient.  Heating  and  Cooling  through  a heat/cold  storage  in  the  ground  with  low temperature differences is rated best. 

ENERGY NEEDED FOR TRANSFORMATION PROCESS 

By using a good strategy for transformation as  little  as  possible  needs  to  be  destroyed. The less is destroyed and the more is reused the higher the score. 

6.5.10. ENERGY SOURCES 

ENERGY SOURCE 

The source of Energy  is  rated based on  the renewability  and  safety  of  the  source.  (85) There are  two  levels of options. All options with  a  score  of  1.0  are  renewable  energy sources.  The  other  options,  non‐renewable energy sources, are divided along the 0.1 to 1.0 scale. 

6.5.11. MATERIAL SOURCES 

ENVIRONMENTAL VALUE OF SOURCE 

To deal with  the depletion of  resources  the best  sources  of  materials  are  either  the recycled  material  pool  or  plantations  for biomaterials  like wood and bio‐composites. Worse  are  the  materials  which  need harvesting  and  thereby  destroy  the environment. 

DISTANCE FROM SOURCE 

A  reduced  distance  from  the  source  of materials  enables  materials,  which  are suited  for  their  specific  climates  &  culture, to boost local economy.  

6.5.12. MATERIAL QUALITY 

 

 

Page 56: GUIDING THE CONSTRUCTION INDUSTRY TOWARDS MORE …€¦ · relaties tussen bepalende factoren. Implementeren van een grotere variëteit aan strategieën. Bepalen van de verschillende

52  

END OF LIFE VALUE OF MATERIAL 

After  its  technical  lifetime  the  product  is disposed. The question is what is done with the  leftover  materials.  The  rest  value  is determined by the usefulness of the possible application.  

When  the  materials  are  suitable  for biodegradation  there  is  a  possible  positive effect on the environment.  

A  reuse  of  materials,  elements,  or components  without  quality  loss,  and without  the need  for processing  is  the next best thing.  

Processing  in  the  form  of  upcycling, recycling,  or  downcycling  scores  lower because  it  needs  processing.  Upcycling provides  a  higher  material  quality  after processing,  recycling  provides  an  equal material  quality,  and  downcycling  provides a  lower  material  quality.  If  the  material  is suitable  for upcycling the disposal prevents the  production  of  virgin materials  of  equal or  better  quality.  In  material  downcycling the  process  prevents  production  of  lower grade virgin materials but it does not lower the need for the actual product.  

Immobilization  of  the  product,  the  product itself  is  harmful  and  needs  to  be  locked away to prevent harm to the environment.  

By  incineration  the  material  is  lost  and particles  will  pollute  the  air,  for  some materials  there  is, however,  a possibility  to regain energy during the process.  

Crushing  creates  a  granulate  which  can  be used  as  a  very  low  grade  ‘filler’  material which  is  not  comparable  to  the  original material quality.  

The  least preferable option  is disposing the material  in  a  landfill, which means  the  loss of material.  

6.5.13. MATERIAL QUANTITY 

 

AVARAGE AMOUNT OF MATERIAL USED PER M2 

On  average,  temporary  buildings  have  a weight between 150 and 200 kilograms per square  meter.  Several  new  building methods  like  ‘SlimBouwen’  reach  around 500  kilograms  per  square  meter,  older conservative building methods weigh in the range of 1000 to 1500 kilograms per square meter.(86)  The  lower  the  weight  of  a building  the  lower  amount  of  material  is used, which  leads  to  lower pollution,  lower embodied  energy,  and  lower  resource depletion.  

SHARE OF A CERTAIN MATERIAL 

Since  most  buildings  and  building  systems are  made  from  several  materials  a possibility  to  allocate  the  total weight  over several materials is needed. 

6.5.14. POLLUTION  DURING  BUILD PROCESS 

POLLUTION CAUSED BY MATERIAL PRODUCTION (MATERIAL/KG) 

For the calculation caused by the production of  the  different  materials,  the  Life  Cycle Assessment  tool  SimaPro  version  7.2.4  by PRé  Consultants  has  been  used.  The  used database and calculation method is the Eco‐indicator  95  method  version  2.04  of February  2008.  For  the  allocation  of  the values 0.1 to 1.0 a logarithmic scale is used. The  calculation  can  be  found  in  appendix (IV) 

POLLUTION CAUSED BY ELEMENT/COMPONENT PRODUCTION 

Because  energy  is  already  taken  into account, the pollution by energy usage is not included  in  this  factor.  The  assumption  is made  that  Chemical  processes  create  the most  pollution  to  water,  air  and  soil, mechanical processes create some pollution like dust. And Thermal processes create the least pollution.  

Page 57: GUIDING THE CONSTRUCTION INDUSTRY TOWARDS MORE …€¦ · relaties tussen bepalende factoren. Implementeren van een grotere variëteit aan strategieën. Bepalen van de verschillende

53  

POLLUTION CAUSED BY BUILDING PROCESS 

The  assumption  is  made  that  when  less machinery  is  used  less  pollution  is  created by  the building process.  

6.5.15. POLLUTION DURING USE PHASE 

POLLUTION CAUSED BY MAINTENANCE 

During maintenance, the most pollution will form  when  new  elements  or  components are needed because  these need  to be made or  produced.  Maintenance  like  repainting creates  some  pollution.  If  there  is  no maintenance needed at all, there will not be pollution either.  

POLLUTION CAUSED BY TRANSFORMATION PROCESS 

Since  all  buildings  are  somehow transformed  during  their  lifetime  the transformation process has a serious impact on the total pollution. When transforming is possible  through  element  relocation  it  is least  polluting.  If  elements  need  to  be replaced new elements need to be made and so  it  creates  some pollution. When a partly breakdown  and  rebuild  of  the  building  is necessary,  there  surely  will  be  pollution through this process and during disposal of the old materials and production of the new materials.  

6.5.16. END OF LIFE POLLUTION 

POLLUTION DURING DISASSEMBLY 

The  easier  the  disassembly  is  and  the  less machinery and human resources needed the less pollution will be created.  

6.5.17. WATER DURING USE 

WATER CYCLES 

Responsibility by reducing the stress on the water  treatment  plants  by  treating  your own  water.  Worst  is  the  use  and  then disposal  of water  to  public  sewage  system. Better  is  to  have  some  kind  of  nutrient 

recovery  system  or  treatment  system  to filter the water. Best is a design for a closed loop  system  or  when  the  quality  of  the disposed  water  has  the  same  or  better quality as the incoming water. 

WATER DEPENDENCY 

This  factor  rates  the  dependency  on  public water  services.  When  the  building  is completely dependent on the public services the  score  is  low. When  the  design  releases some of the stress on the public services by using grey water streams the score is better. And  when  the  building  design  has  a complete  independent  water  strategy,  it  is rated best.  

6.5.18. WATER FOOTPRINT 

WATER FOOTPRINT OF MATERIAL 

The water footprint of a material is a total of three  footprints. The green water  footprint, which  is  the amount of  rainwater used,  the blue water footprint, which is the amount of surface and ground water which is used, and the  grey  water  footprint,  which  is  the amount  of  water  needed  to  assimilate  the load  of  pollutants  created  by  the  material production.  The  total  value  represents  all water  used  to  produce  the  material.  The values  for  the  chosen materials  range  from 0.3 to 1450(87). To get values ranging from 0.1  to 1.0  first  the  logarithm  is  taken. Then the values are normalized between 0.1 and 1.0. The  table  and  calculation  can be  found in appendix (IV). 

6.5.19. LIFE CYCLE COORDINATION 

TECHNICAL LIFE CYCLE COORDINATION 

Technical  Life  Cycle  Coordination  means that  the  products  which  last  longest  are assembled first. This reduces the chance on forced  disassembly  when  a  component  or element  is  still  in  good  shape  and does not need replacement. The scores are based on the  research  into  Design  for  Disassembly (16), a table with these scores can be found in appendix (IV). 

Page 58: GUIDING THE CONSTRUCTION INDUSTRY TOWARDS MORE …€¦ · relaties tussen bepalende factoren. Implementeren van een grotere variëteit aan strategieën. Bepalen van de verschillende

54  

USE LIFE CYCLE COORDINATION 

Use Life Cycle Coordination means  that  the products which  are  normally  replaced  first are assembled last. This reduces the chance on  forced  disassembly  when  it  is  not  yet desired to replace a component or element. The  scores  are  based  on  the  research  into Design  for  Disassembly  (16),  a  table  with these scores can be found in appendix (IV). 

6.5.20. RELATIONAL PATTERN 

RELATIONS BASED ON FUNCTIONAL GROUPS 

 

FIGURE  38,  RELATIONS  BASED  ON  TWO FUNCTIONAL  GROUPS  (A=NOT  LINKED, B=ELEMENT  TO  BASE,  C=ELEMENT  TO COMPONENT  OF  DIFFERENT  FUNCTIONAL GROUP,  D=ELEMENT  TO  ELEMENT  OF DIFFERENT FUNCTIONAL GROUP) 

When  there  are  several  functional  groups there  could  be  connections  between  them. This  is  undesirable  because  different functional  groups  have  different  use  life expectancies.  In  Figure  38  the  different options  are  shown  for  two  functional groups,  left  and  right, which  are  connected to  a  base  component. When  two  functional groups are not  linked (a)  it  is best. When a functional  group  is  linked  to  a  base component (b) it is a little harder to remove the  components.  When  the  element  of  one functional group is linked to a component of another functional group (c) there is always an  extra  connection  which  needs  to  be disconnected  when  a  component  needs  to be  replaced.  And  when  two  elements  of different  functional  groups  are  connected 

(d)  this  connection  has  to  be  disconnected when  any  element  or  component  needs  to be  replaced.  The  scores  are  based  on  the research into Design for Disassembly (16), a table  with  these  scores  can  be  found  in appendix (IV). 

6.5.21. FUNCTIONAL TRANSFORMATION 

MULTI‐FUNCTIONALITY 

Instead  of  replacing  elements  or components,  another  solution  to  adapt  to different  user  requirements  is  to  enable multiple  functions  through  one  component or element. The more  functions an element or component is able to perform the higher its flexibility is.  

6.5.22. ASSEMBLY 

ASSEMBLY TYPE 

The type of assembly partly determines the ease of disassembly.  In Figure 39 a graphic representation  of  five  possible  assembly types are shown. In a parallel assembly type (a)  all  assemblies  can  be  disassembled without interference of other assemblies. In a sequential assembly (b)  the  last elements need to be disassembled first, etc. Having an interlocked  type  of  assembly  (c)  both elements  ‘locking’  the  higher  element  need to  be  disassembled  before  it  can  be removed.  In  a  closed  assembly  (d)  the closing element or component always needs to be removed before other elements can be removed.  And  in  a  gravitational  type  of assembly  (e),  all  elements  resting  on  the  desired  element  to  replace  needs  to  be removed  before  the  element  can  be replaced.  The  scores  are  based  on  the research into Design for Disassembly (16), a table  with  these  scores  can  be  found  in appendix (IV). 

Page 59: GUIDING THE CONSTRUCTION INDUSTRY TOWARDS MORE …€¦ · relaties tussen bepalende factoren. Implementeren van een grotere variëteit aan strategieën. Bepalen van de verschillende

55  

 

FIGURE  39,  ASSEMBLY  TYPES  (A=PARALLEL, B=SEQUENTIAL,  C=INTERLOCKED,  D=CLOSED, E=GRAVITATIONAL) 

 

ASSEMBLY SEQUENCE REGARDING MATERIAL LEVELS 

When  a  building  or  system  consists  of bigger  parts  it  is  faster  to  disassemble. Therefore  component  to  component connections  are  preferable  to  element  to element  connections,  etc.  The  scores  are based  on  the  research  into  Design  for Disassembly (16), a  table with  these scores can be found in appendix (IV). 

6.5.23. CONNECTIONS 

ACCESSABILITY OF CONNECTION 

The  better  a  connection  is  accessible  the easier  it  is  to  disconnect.  However when  a connection  is  not  directly  accessible  it  is better to access it with damaging as little as possible  of  the  other  elements.  The  scores are  based  on  the  research  into  Design  for Disassembly (16), a  table with  these scores can be found in appendix (IV). 

 

 

MORPHOLOGY OF JOINT 

As  the  area  of  connection  is  smaller  the effort to undo the connection becomes less. The  scores  are  based  on  the  research  into Design  for  Disassembly  (16),  a  table  with these scores can be found in appendix (IV). 

STANDARDISATION OF CONNECTION 

When  a  connection  is  standardised,  the employees  assembling  and  disassembling the  connection  become  more  experienced with  the  specific  connection.  In  addition  to that  it  is easier to replace an element when the new element has the same connection as the  old  element.  This  will  improve  the exchangeability.  

TYPE OF CONNECTION 

 FIGURE  40,  SEVEN  TYPES  OF  CONNECTIONS (CITED  FROM  (16))(A=ACCESSORY  EXTERNAL CONNECTION,  B=DIRECT  CONNECTION  WITH ADDITIONAL  FIXING  DEVICE,  C=DIRECT INTEGRAL  CONNECTION  WITH  INSERTS, D=INDIRECT  CONNECTION  VIA  DEPENDEND THIRD  COMPONENT,  E=ACCESSORY  INTERNAL CONNECTION,  F=FILLED  CHEMICAL CONNECTION,  G=DIRECT  CHEMICAL CONNECTION) 

In  Figure 40 a graphical representation and dependency  of  seven  types  of  connections are  shown.  The  connection  types  are  listed from A  to  G where  A  is  easy  to  disconnect 

Page 60: GUIDING THE CONSTRUCTION INDUSTRY TOWARDS MORE …€¦ · relaties tussen bepalende factoren. Implementeren van een grotere variëteit aan strategieën. Bepalen van de verschillende

56  

without interfering with other elements and G  is  hard  to  disconnect  and  probably damages the element. The scores are based on the research into Design for Disassembly (16), a table with these scores can be found in appendix (IV). 

TOLERANCE 

The  higher  the  tolerance  the  easier  it  is  to replace  elements  with  other  elements.  The scores are based on the research into Design for  Disassembly  (16),  a  table  with  these scores can be found in appendix (IV). 

6.5.24. GEOMETRY 

GEOMETRY OF PRODUCT EDGE 

The  product  edge  partly  determines  how hard  it  is  to  disassemble  and  replace  an element.  In example A, B and C of Figure 41 the element is replaceable without having to disassemble other elements. In example D, E and F the elements at the left or right side of the dark element need to be removed before the dark part can be removed. Reducing the amount of constraints for removal improves the  flexibility.  The  scores  are  based  on  the research into Design for Disassembly (16), a table  with  these  scores  can  be  found  in appendix (IV). 

 

FIGURE  41,  SIX  POSSIBLE  GEOMETRIES  FOR PRODUCT  EDGES  (CITED  FROM  (16))  (A=OPEN LINEAR,  B=SYMMETRICAL  OVERLAPPING, C=OVERLAPPING  ON  ONE  SIDE, D=UNSYMMETRICAL  OVERLAPPING,  E  =INSERT ON ONE SIDE, F=INSERT ON TWO SIDES) 

 

 

STANDARDISATION OF PRODUCT EDGE 

When the product edge is standardised it is easier  to  replace an element when  the new element has the same connection as the old element.  This  will  improve  the exchangeability. The scores are based on the research into Design for Disassembly (16), a table  with  these  scores  can  be  found  in appendix (IV). 

6.5.25. FUNCTIONAL DECOMPOSITION 

FUNCTIONAL DEPENDENCE 

The  lower the  functional dependency  is  the easier it is to remove or replace elements or components.  Figure  42  shows  a  graphical representation  of  four  possibilities.  The scores are based on the research into Design for  Disassembly  (16),  a  table  with  these scores can be found in appendix (IV). 

 

FIGURE  42,  LEVELS  OF  FUNCTIONAL DEPENDENCE  (CITED  FROM  (16)) (A=MODULAR  ZONING,  B=PLANNED INTERPENETRATION,  C=UNPLANNED INTERPENETRATION, D=TOTAL INTEGRATION)   

Page 61: GUIDING THE CONSTRUCTION INDUSTRY TOWARDS MORE …€¦ · relaties tussen bepalende factoren. Implementeren van een grotere variëteit aan strategieën. Bepalen van de verschillende

57  

FUNCTIONAL SEPERATION 

User  requirements  change  the  need  for certain  functions.  Therefore  it  is  better  to separate building components and elements with  different  functionalities.  Less preferable  is  the  integration  of  different functionalities  into  one  element,  but  if  it  is done  it  is  best  to  integrate  functions  with the  same  life  cycle  into  one  element, because  it  does  not  change  the  lifecycle  of the  element  itself.  It  is  worse  to  integrate functions with  different  life  cycles  into  one element  because  the  lowest  lifecycle  of functions will determine the  lifecycle of  the total  element.  The  scores  are  based  on  the research into Design for Disassembly (16), a table  with  these  scores  can  be  found  in appendix (IV). 

6.5.26. SYSTEMATISATION 

CLUSTERING 

Clustering  is  an  effective  way  to  reduce construction time. When clustering parts of a  building  it  is  best  to  do  so  based  on functionality because it enables the best use life  expectancy  for  the  components.  A  little less  is  the clustering according material  life cycles  because  it  enables  an  optimal technical life cycle, however it is possible to shorten  the  use  life  cycle.  Even  less desirable  is  to  cluster  for  fast  assembly because  it  is  only  smart  to  do  so  for  the building  phase  without  thinking  about  use and  technical  life  cycles.  The  scores  are based  on  the  research  into  Design  for Disassembly (16), a  table with  these scores can be found in appendix (IV). 

STRUCTURE AND MATERIAL LEVELS 

Working with  components  based  on major building  functions  enables  fast  assembly and  disassembly.  Working  with  smaller parts  like  elements  or  even  base materials will  lengthen  the  construction  and disassembly of  the building. The  scores are based  on  the  research  into  Design  for Disassembly (16), a  table with  these scores can be found in appendix (IV). 

6.5.27. REUSE POTENTIAL 

DAMAGE 

Reducing  the  amount  of  damage  done  to  a product when disassembled enables a useful second  life  of  a  component,  element,  or material  of  the  building.  It  also  heightens the probability of a second life. 

LEVEL OF REUSABILITY 

The higher the level of reusability the higher the  value  of  the  remains  of  the  used building. 

REPARABILITY 

When  materials,  elements,  or  components are  damaged,  the  reparability  determines the likeliness of reuse in its current form. 

   

Page 62: GUIDING THE CONSTRUCTION INDUSTRY TOWARDS MORE …€¦ · relaties tussen bepalende factoren. Implementeren van een grotere variëteit aan strategieën. Bepalen van de verschillende

58  

6.6. MODEL DEVELOPMENT 

During  the  development  of  the  model several challenges arose. In this section will be  discussed  how  these  challenges  are handled  and  how  the  model  works.  In addition  a  developers  guideline  for  the model is included in the appendix (V).   

6.6.1. RELATION TO SUSTAINABILITY 

The first important challenge is to relate the IDF Building methodology  to  sustainability. In chapter 5, an example of an IDF Building project was assessed on its sustainability to show  a  profile  of  IDF  Building  onto  the sustainable  building  scale.  However  it  is important  to  know  how  the  IDF  Building methodology  aims  to  reach  for  sustainable building.  Since  there  is  a  lot  more  to sustainable  building  than  the  initial environmental  impact,  the  IDF  Building methodology  can  be  described  as  follows: the  IDF  Building  methodology  aims  for sustainability  by  combining  Industrial processes,  care  for  Individual  user  needs, care  for  the  Environment  and  Flexibility  in building  concepts,  to  ensure  a  long  useful life  for  buildings.  This  means  that  some initial  impact  on  the  environment  is accepted  as  long  as  the  building  is  very adaptable and flexible. 

6.6.2. BUILDING OR SYSTEM LEVEL 

Two real live projects were used during the model  development.  The  ‘Passend  Wonen’ concept  and  the  IDF  Bathroom,  which  is  a project  of  the  IDF  workgroup  within Pioneering.  While  assessing  these  projects, one  major  difference  appeared.  The ‘Passend Wonen’  concept  is  a  concept  on  a Building Level, while the IDF Bathroom is a concept on  a  system  level.  It  appeared  that the  two  concepts  affected  different  groups of  determining  factors.  Some  determining factors could only vaguely be determined on a  building  level  and  some  determining factors  could not  be  determined on  system level  at  all.  Because  of  this,  the model  now 

offers  the  choice  to  rate  on  a  building  or system level. 

6.6.3. CALCULATIONS 

The next challenges to overcome are how to gain  one  score  for  IDF  Building  from  all criteria,  sub‐criteria,  and  determining factors.  How  to  deal  with  different strategies,  and  how  to  deal  with  relations between criteria. 

SUBSCORES 

All  determining  factors  score  between  0.1 and  1.0.  Because  the  IDF  Building methodology  grows  over  time  it  is  decided to  also  have  a  final  score  for  IDF  Building between  0.1  and  1.0.  This  means  that  a building  can  only  be  100%  IDF  and  when new determining factors arise the new score is  also  maximal  100%  IDF.  If  an  absolute score  is used  there  should be an additional indicator  to divide  the  scores  into different levels. These  indicators than should also be updated over time. 

To calculate the score of a sub‐criterion the following calculation is made where n is the number of determining  factors  (DF)  for  the specific sub‐criterion: 

1 2 

For  the  main  criterion  the  following calculation  is made where  n  is  the  number of sub‐criteria(SC): 

1 2 

For  the  IDF  Key  factors  (Industrial, Individual,  Environment,  Flexible)  the following calculation is made: 

   1 2

 

In the end the IDF score is calculated by the following calculation: 

Page 63: GUIDING THE CONSTRUCTION INDUSTRY TOWARDS MORE …€¦ · relaties tussen bepalende factoren. Implementeren van een grotere variëteit aan strategieën. Bepalen van de verschillende

59  

 4 4

4 4 

WEIGHING FACTORS 

For  Flexibility  (the  ability  to  adapt  to different  user  requirements)  two  main strategies are possible which both can  lead to  100%  flexible  buildings:  Multi‐functionality (the ability to perform multiple functions) and Transformability (the ability to  transform  in  such  a  way  that  the  new user  requirements  are met).  Dependent  on the chosen strategy, the flexibility is created by multi‐functionality, transformability, or a combination  of  those  two.  Since  this influences  the  importance  of  the determining  factors  this  should  have  some impact  on  the  weighing  of  the  sub  scores. This results  in additional question of which the  answer  alters  the  weighing  of  the criteria.  This  results  in  a  different  formula for Flexibility: 

1 2 3 4 5 

In this formula the weighing factors a and b are  not  the  same.  There  are  four  criteria concerning the transformability (a) and one for multi‐functionality (b) These two factors are  linked  since  the  sum  of  all  weighing factors has to be one: 

4 1 

The  weighing  factors  are  calculated  based on the following input: 

Number of weighing factors  Number  of  influenced  weighing 

factors  Minimum weighing factor  Number  of  options  for  the 

determining factor 

Since  there are  five weighing  factors which are all influenced by the chosen strategy the sum of all weighing factors has to be one. 

A  minimum  of  five  percent  is  set  as weighing factor for all criteria.  

There  are  five  different  options  for  the strategy.  

This  results  in  the weighing  factors  shown in Table 6. 

Choice a  b 

1 0,05  0,80 

2 0,14  0,44 

3 0,20  0,20 

4 0,22  0,11 

5 0,24  0,05 

TABLE 6, WEIGHING FACTORS 

RELATIONS BETWEEN CRITERIA 

The  determining  factors  are  providing information  for  the  calculation  of  the  sub‐criteria.  However  some  of  the  determining factors have influence on other factors. This is a major  issue  for  the weight of elements. For instance: it is not only the material that determines  the  amount  of  pollution, embodied  energy  and  embodied water,  but also  the  amount  of  material.  The  more material  is  used,  the  higher  the  pollution, embodied energy and embodied water. This is  a  direct  proportional  relation.  Therefore the weight is used as a multiplication factor instead of a determining factor. 

Within flexibility there are a lot of relations between  the  determining  factors.  Two examples: 

For instance a connection which can be  extremely  easy  disconnected should  score  low  since  it  is  not accessible.  In  this  example  it  is  not important  how  easy  the  connection is  disconnected  since  it  is  not possible  at  all.  Another  example concerns  the  reuse  potential.  When elements  or  components  are  not repairable  they  are  not  reusable  as soon as they are damaged.  

To deal with  this  highly  complex  system of relations the model should be extended to a model  with  an  input  dependent  interface, and  the model  should  be  converted  from  a static  to  a  dynamic  model  concerning 

Page 64: GUIDING THE CONSTRUCTION INDUSTRY TOWARDS MORE …€¦ · relaties tussen bepalende factoren. Implementeren van een grotere variëteit aan strategieën. Bepalen van de verschillende

60  

determining  factors.  It  is  decided  not  to include  this  alteration  and  recommend  this as a possibility for future improvement.  

6.6.4. USER INTERACTION 

The  user  interaction  poses  another challenge  divided  over  two  main  topics. User Input & Interface, and Model Output.  

USER INPUT & INTERFACE 

User  Input  &  Interface  concerns  several questions,  first what  information  is  needed from  the  user?  Second,  what  possibilities are  necessary  for  the  user  to  enable  the input  of  a  whole  concept  or  a  system?  Third,  how  to  get  the  information  as correctly as possible? 

The  user  needs  to  provide  information  to enable the rating of the determining factors. For instance to rate the embodied energy of a concept it is necessary to have information about  which  materials,  what  kind  of production  processes,  and  distribution  is used. However the grouping following IDF is not  always  the  most  logical  grouping.  For instance  materials  should  be  covered  in materials  part,  but  the  management  of materials  after  use  and  responsibility  is more  a  management  kind  of  criteria.  It  is better  to ask at once  instead of  in different groups,  after  that  it  is  fully  possible  to calculate  scores  in  different  groups. Grouping  of  criteria  for  the  interface  is different  than  the  grouping  of  the calculation model and is based on clustering of  determining  factors.  In  total  there  are fourteen clusters created : 

Adaptability Effort  Adaptability Possibilities  Architectural Quality  Assembly  Building Process  Building Structure  Development Team  Distribution  Energy  Exchangeability  Materials 

Production Processes  Reusability  Water 

 During  the  development  of  the  model  it became  clear  that  for  some  categories  a building  or  system  has  a  combination  of possibilities within a determining factor. For instance,  a  system consists of  three or  four different  materials.  Therefore  it  should  be possible to enter a number of materials and select several materials. The model then has to calculate a total score for these materials concerning pollution, embodied energy and embodied  water.  The  same  is  true  for production  processes  and  internal  or external connections. 

Another  challenge  is  the  level  of  required input data. Since  it  is  a  scientific model  the terminology  is  different  than  the terminology  of  the  average  employee. Therefore  it  is  of  great  importance  to describe  all  determining  factors  in  such  a way  that  it  is  understandable  for  most people.  In  addition  to  that  are  some  terms too abstract to relate to real world solutions, or  the  other  way  around,  too  focussed  on one  specific  solution  where  different solutions do not fit the model.  

MODEL OUTPUT 

A  model  without  understandable  output  is useless.  Therefore  some  extra  attention  is paid to the output of the model. Since there are  a  lot  of  different  determining  factors, which are divided over  a  lot of  sub‐criteria some  kind  of  overview  has  to  be  created. There  are between one  to  five determining factors  per  sub‐criteria.  In  addition  it  is necessary  to  see  the  scores  relative  to  the maximum  scores  to  see  what  the possibilities for improvement are.  

At  first a report based on column structure was  created  (Figure  43),  this  created  an overview  in  which  from  top  to  bottom  the hierarchy was used to show where possible improvements  could  be  made.  The downside  is  that  it  generated  a  report  of seven pages for one building/system.  

Page 65: GUIDING THE CONSTRUCTION INDUSTRY TOWARDS MORE …€¦ · relaties tussen bepalende factoren. Implementeren van een grotere variëteit aan strategieën. Bepalen van de verschillende

61  

 

FIGURE  43,  EXAMPLE  REPORT  PAGE  OF INDUSTRIAL 

The  second  option  was  to  group  all determining  factors  which  belong  to  the same main criteria and plot a radar diagram. (Figure  44)  In  this  way  the  four  diagrams show  a  profile  of  the  building  or  system, including  the  factors  which  can  be improved, in one page.  

 

FIGURE  44,  RADAR  DIAGRAM  OUTPUT EXAMPLE 

A  possibility  for  additional  output  is  to provide  information  about  suitable  long term  scenarios.  This  can  be  based  on  the determining  factors  by  a  calculation  or programmed add‐on for the model.  

Another  possibility  for  additional  output  is to  directly  provide  information  for improvement.  

6.7. CONCLUSION  & RECOMMENDATIONS  ABOUT THE  IDF  BUILDING METHODOLOGY 

The  IDF  Model  includes  the  four  main strategies  stated  in  the  beginning  of  this chapter;  Industrial  Production;  Design  for 

individual  identity;  Sustainable  design;  and Flexible  buildings.  The  sub‐strategies  are connected  to  the  main  criteria  of  the  IDF Model in Table 7. 

The  developed  IDF  Model  creates  a structure  for  a  tool  which  includes  more than just the initial impact of a building. The developed  IDF  Model  incorporates  the whole  life  cycle  of  the  building  and  its materials.  Therefore  not  only  the  initial impact, but also  the use scenario  is used  to determine the sustainability of a building or system.  

The  hierarchy  of  the  model  as  well  as  the calculation of  the  scores  enables  expansion of  the  model  if  new  main  criteria,  sub criteria,  or  determining  factors  are discovered.  The  score  will  always  be between  0.1  and  1.0 where  1.0  is  the  ideal IDF Building or System.  

From  all  scores  only  the  scores  related  to Embodied Energy of Materials & Transport, Pollution  caused  by  Materials,  Water Footprint  of  Materials,  Relations  Based  on Functional  Groups,  Assembly  Type, Assembly  Sequence,  Accessibility  of Connections,  Morphology  of  Joint,  Type  of Connection, Tolerance, Geometry of Product Edge,  Standardisation  of  Product  Edge, Functional  Dependence,  Functional Seperation,  Clustering,  and  Structure  & Material  Levels  are  weighted  properly.  It would  be  best  to  also  have  the  other determining factors weighted properly.  

In  addition  to  the  previous  point  an additional  research  into  the  relations between determining factors could improve the  model.  In  some  cases  determining factors  directly  influence  each  other,  for instance  the  total  amount  of  materials influences  the  total pollution caused by  the usage  of  materials.  In  other  cases  the relations  are  more  complex,  for  instance when  a  connection  could  be  easily disconnected  but  it  is  not  accessible  the total  effort  needed  for  disassembly  should be  determined  by  the  effort  to  access  the connection. 

Page 66: GUIDING THE CONSTRUCTION INDUSTRY TOWARDS MORE …€¦ · relaties tussen bepalende factoren. Implementeren van een grotere variëteit aan strategieën. Bepalen van de verschillende

62  

The  inclusion  of  Strategies  into  the  IDF Model  has  proven  to  be  very  important since  flexibility  and  adaptability  could  be reached in different ways. It is important for an  assessment  model  as  well  as  for  a designers tool that the tool does not restrict the  possible  solutions.  Therefore  the  tool should  always  enable  the  inclusion  of  new strategies  in  which  another  selection  of determining factors is relevant.  

The  IDF  Model  also  allows  further development  for  feedback. The  information gained  by  the  model  could  be  used  to determine  the  best  suitable  strategy  for  a building concept. 

All  in  all  the  model  answers  to  a  lot  of questions,  but  it  raises  as  much  new questions  in  the  process  which  hopefully allows  the  development  of  even  better models and tools.  

 

   

Main Criteria  IDF Strategies

Organisation  Concurrent Engineering 

Production and Building  Use of Material Saving Processes

Use of Low Weight Materials

Use of Automation

Local partners and resources

Adaptability  Analysis of the Site 

Development of scenarios for building use

Energy  Analysis of Solar Income of the Site

Optimization of building in each of its life cycle phases

Use of Less Energy Intensive Materials

Low Energy Use

Materials  Use of Recyclable or Reusable Materials

Pollution  Use of Low Weight Materials

Water  Use of Less Water Intensive Materials

Building Hierarchy  Dry Assembly Parallel Assembly

Functionality  Design for Maintenance/ Long Life

Interfaces  Design for Disassembly

Material Levels  Design for Assembly & Disassembly

Reusability  Design for Maintenance/ Long Life

Design for Reusability and Exchangeability

TABLE 7, CONNECTION OF IDF STRATEGIES TO THE MAIN CRITERIA OF THE IDF MODEL 

Page 67: GUIDING THE CONSTRUCTION INDUSTRY TOWARDS MORE …€¦ · relaties tussen bepalende factoren. Implementeren van een grotere variëteit aan strategieën. Bepalen van de verschillende

63  

7. TEST CASE DESIGN 

This chapter is about creating an IDF system based on the IDF criteria. The ‘plug’ of the ‘Passend Wonen’ concept is chosen to be designed following the IDF criteria.  

7.1. THE ‘PLUG’ 

To  put  theory  to  practice  a  design  for  the system  ‘the  plug’  is  made,  and  evaluated (Chapter  8)  using  the  IDF  tool.  First  the design  parameters  are  described,  and secondly the concepts are described.  

7.2. DESIGN PARAMETERS 

Several  important  design  parameters  need to be met by the designs. The Dutch building code desires fireproofing, thermal insulation and  sound  insulation.  The  ‘Van Dijk  Groep’ desires  certain  parameters  for  the  size, handle  ability,  and  flexibility  of  the elements. 

7.2.1. FIREPROOFING 

The  Dutch  building  code  desires  a  fire resistance  class  two  following  the  NEN  6065 regulations. Furthermore, a resistance versus fire throughput of at least 60 minutes between  two  fire  compartments  is  desired by the NEN 6068 regulations.  

The  fire  class  and  time  of  fire  throughput cannot  be  calculated.  A  new  concept  needs either to be tested or a proven solution with a certificate needs to be implemented.  

7.2.2. THERMAL INSULATION 

The  thermal  insulation  between  two different  houses  needs  to  meet  the requirements  of  NEN  1068.  The  heat transfer  coefficient  should  be  maximal  4.2 W/m2*K. 

The relation between thermal transmittance and thermal resistance can be described by the following formula: 

Where: 

U  =  thermal  transmittance  value (W/m2.K) R = thermal resistance (m2.K/W)  

Because  U  needs  to  be  smaller  than  4,2 W/m2*K  the  value  for  R  has  to  be  higher than 0,2381 m2.K/W. 

The formula for calculating R is: 

 

Where: 

R = thermal resistance (m2.K/W) d = thickness of the material (m) k  =  thermal  conductivity  of  the material (W/m.K) 

 

The thickness (d) of the component is 0.150 m.  Therefore  the  average  thermal conductivity should be: 

0.1500.2381

0.63 

This  means  that  except  for  metal  most materials are suitable as insulator.  

7.2.3. SOUND INSULATION 

The  Dutch  building  code  provides  several values  for  sound  insulation.  However  the way to determine whether a building meets these  values  is  a  real  life  measurement. Since the  ‘Plug’  is still  in concept phase this cannot be done. Since  the concepts need  to provide  enough  sound  insulation  a  rough calculation  is based on building regulations for  England  and  Wales.  This  section  about sound  is  based  on  the  book  Environmental Science  in  Building  by  Randall  McMullan (88) 

Page 68: GUIDING THE CONSTRUCTION INDUSTRY TOWARDS MORE …€¦ · relaties tussen bepalende factoren. Implementeren van een grotere variëteit aan strategieën. Bepalen van de verschillende

64  

Sound  reduction  index  (R)  is  a measure  of the  insulation  against  the  direct transmission  of  airborne  sound.  A working value for the Sound reduction index (R), at a frequency  of  500  Hz,  can  be  obtained  by using the formula: 

14.5 log 10 10 

Where M = mass per unit area of the partition (kg/m2) 

The effectiveness of sound insulation partly depends upon frequency. The rule of thumb is that sound insulation increases by about 5 dB whenever the frequency is doubled. The building regulations  for England and Wales state that walls between two dwellings need to have  a  sound  reduction  index of  at  least 45 dB. 

Good  sound  insulation  depends  upon  four general  principles:  heaviness,  air  tightness, uniformity, flexibility, discontinuity.  

Heaviness  influences  the  amplitude  of sound waves which affects the  ‘loudness’ of a  sound.  Rule  of  thumb  is  that  sound insulation  increases  by  5  dB whenever  the mass is doubled.  

Air tightness is very important  for airborne sound. For example:  a    small hole  in  a wall which  represents  only  a  very  small  part  of the total area of the wall, the average sound reduction index of the wall could be halved. The type of sealing used to increase thermal insulation  is  also  effective  for  sound insulation.  In  general,  ‘sound  leaks’  should be considered as carefully as leaks of water. 

Uniformity, the overall sound insulation of a construction  is  greatly  reduced  by  small areas  of  poor  insulation.  For  example,  an unsealed door occupying 25 per cent of the area  of  a  half‐brick  wall  halves  the  sound reduction index for airborne sound. 

Flexible  materials  like  rubber  or  foams, combined with a high mass, are best for high sound insulation.  

Discontinuity  in  construction  can  be effective  in  reducing  the  transmission  of sound through a structure.  

7.2.4. SIZE 

The  measurements  of  the  ‘Plug’  following the  current  drawings  of  the  ‘Passend Wonen’ concept should be:  

height 2550 mm  width 1000 mm 

If  the  concept  has  to  be  able  to  adapt  to wheelchair  usage,  the  minimum  width  for an opening  is 85 cm,  from a usability point of view 90 cm would be even better.  

7.2.5. WEIGHT 

The  ‘Plug’  should  be  placed  by  two  people without  the  need  for  a  crane.  Dutch employee  regulations  provide  a  maximum weight for lifting. The total weight for lifting by one person in an ideal environment is 23 kg.  (89)  This will  result  that  the maximum for  two  persons  is  46  kg.  Besides  that,  a maximum  which  may  be  carried  at  all  is determined  to  be  50  kg  by  the  Arbouw. Elements  heavier  than  50  kg  need  to  be lifted by a crane.   

7.2.6. FLEXIBILITY 

The  ‘Plug’  is the one system that allows the ‘Passend Wonen’  concept  its  flexibility. The ‘Plug’ should be designed especially  for fast assembly and disassembly. This  is the most important characteristic of the system. 

 

   

Page 69: GUIDING THE CONSTRUCTION INDUSTRY TOWARDS MORE …€¦ · relaties tussen bepalende factoren. Implementeren van een grotere variëteit aan strategieën. Bepalen van de verschillende

65  

7.3. CONCEPTS 

There are three concepts, concept A & B are based on a wall structure as shown in Figure 45.  The  concrete  wall  contains  two  ridges which  provides  the  geometry  to  fix  the ‘plug’.  The  wall  structure  of  concept  C  will be discussed later. 

 

FIGURE 45,  SECTION VIEW OF THE GAP  IN THE WALL.  THE DARK  PART  SHOWS  THE  SHAPE OF THE GAP 

7.3.1. CONCEPT A 

Concept  A  (Figure  46)  is  a  rather conservative  concept.  The  concept  consists of  a wooden  framework  filled with mineral wool.  One  side  is  covered with  a  breathing foil,  the  other  side  is  covered  with  a Promatect or similar plate as a finishing and fireproofing.  In  total  this  provides  an element which can be easily handled by two persons.  This  concept  is  based  on  the  old fashioned way in the construction  industry. The  product  will  be  developed  without input  of  other  stakeholders,  the  buyer becomes  the  owner,  and  in  the  end  of  the product life the products are disposed of.  

 

FIGURE 46,  EXPLODED VIEW OF ONE ELEMENT OF  CONCEPT  A  (FROM  LEFT  TO  RIGHT: PROMATECT PLATE, MINERAL WOOL, WOODEN FRAME, BREATHING FOIL) 

The  total  plug  consists  of  two  of  such elements  which  are  fixed  on  both  sides  of the ridges in the concrete structure by large 

plastic  bolts.  (Figure  47)  The  submerged bolts  need  to  be  covered  by  a MASTERJOINT® putty like material.  

 

FIGURE 47, EXPLODED VIEW CONCEPT A 

To calculate the properties of the concepts a section view  is made  for both  situations,  at the  height  of  a  cross  beam  in  the  wooden frame  (Figure  48),  and  at  the  height  of  the mineral wool (Figure 49).  

 

FIGURE  48,  SECTION  VIEW  (FROM  TOP  TO BOTTOM,  PLATE,  FRAME,  FOIL,  EMPTY  SPACE, FOIL, WOODEN FRAME, PLATE) 

 

FIGURE  49,  SECTION  VIEW  (FROM  TOP  TO BOTTOM, PLATE, MINERAL WOOL, FOIL, EMPTY SPACE, FOIL, MINERAL WOOL, PLATE) 

The  formula  for  calculating  the  thermal resistance (R) is: 

 

Where: R = thermal resistance (m2.K/W) d = thickness of the material (m) 

Page 70: GUIDING THE CONSTRUCTION INDUSTRY TOWARDS MORE …€¦ · relaties tussen bepalende factoren. Implementeren van een grotere variëteit aan strategieën. Bepalen van de verschillende

66  

k  =  thermal  conductivity  of  the material (W/m.K) 

 The  total  thermal  resistance  is  the  sum  of the thermal resistance of n materials: 

. .  

The  sub‐values  and  total  value  for  thermal resistance of  concept A are  shown  in Table 8.  

Element  Thermal Conductivity (W/m.K) 

Thickness (m) 

Thermal Resistance (m2.K/W) 

Promatect Plate (2x) 

0.285  0.01 (2x)  0.0351(2x)

Frame (2x) 

0.12  0.038 (2x)  0.3167 (2x) 

Mineral Wool 

   

Foil (2x)    0.002 (2x)   Cleft  0.0257  0.05  1.9455Total  ­  0.15  2.649 TABLE 8, THERMAL RESISTANCE FOR CONCEPT A 

The  thermal  transmittance  value  for  this concept is calculated as follows: 

1 12.649

0.3775  

This is lower than the maximum allowed 4,2 W/m2*K, this means that the concept meets the requirements for heat insulation.  

Element  Volume (m3) 

Density (kg/m3) 

Weight (kg) 

Promatect Plate 

0.0204  875  17.85

Frame  0.0174  900  15.66Foil  0.0051  100  0.51Mineral Wool 

0.0846  100  8.46

Total  (one element) 

0.1275    42.48

TABLE  9,  WEIGHT  CALCULATIONS  FOR CONCEPT A 

The total weight of one element is 42.48 kg (Table  9)  which  is  below  the  maximum allowed 46 kg.  

To  calculate  the  sound  insulation  the  total area and mass are needed. The total area is the same for all concepts. 

     1 2.55 2.55  2  

Since  this  concept consists of  two elements the total mass of the concept is: 

     42.48  2 84.96   

Now  the  formula  for  the  sound  reduction index could be filled in.  

14.5 log 10 10 

Where M = mass per unit area of the partition (kg/m2) 

14.5 1084.962,55

10 48.69   

The sound reduction  index  for concept A  is 48.69 dB, this is higher than the minimum of 45 dB. This means that the sound reduction index is high enough.  

7.3.2. CONCEPT B 

Concept B (Figure 50) is based on the same concrete structure as Concept A (Figure 45). However  it  uses  an  entirely  different approach on how to connect.  

The concept consists of three parts. The first part  is  the  middle  part,  which  is  a  flexible hollow  shape  like  a  balloon.  In  this  part there are  two valves, one at  the upper  side to fill the balloon, and one at the lower side to empty the balloon. Besides that there are four holes which  go  through  the  balloon  to enable  a  connector  to  pass  through  the balloon  without  creating  leaks.  The  other parts  are  two  Promatect‐like  plates  as  a surface  finishing,  fireproofing  and  to maintain  the  shape  of  the  balloon.  For  this concept it is very important the users know they cannot drill into the ‘Plug’. 

This  concept  will  be  developed  by  a multidisciplinary team of the contractor and several subcontractors. Also, the production process will be fully autonomous. 

 

Page 71: GUIDING THE CONSTRUCTION INDUSTRY TOWARDS MORE …€¦ · relaties tussen bepalende factoren. Implementeren van een grotere variëteit aan strategieën. Bepalen van de verschillende

67  

 

 

FIGURE  50,  EXPLODED  VIEW  OF  CONCEPT B(FROM  LEFT  TO  RIGHT:  PROMATECT  PLATE, THICK  WATERPROOF  BALLOON,  PROMATECT PLATE) 

These  plates  are  connected  with  thermal disconnected  screws  through  the  holes  in the  balloon.  During  assembly  one  of  the plates  is disassembled  than  the other parts are  positioned  and  the  plate  is reconnected.(Figure  51)  After  installation the  balloon  is  filled  with  water  or  sand which  locks  the  component  in  place  and adds  weight  to  improve  the  sound insulation. 

 

FIGURE 51,EXPLODED VIEW OF CONCEPT B 

The  sub‐values  and  total  value  for  thermal resistance of  concept B are  shown  in Table 10.  

Element  Thermal Conductivity (W/m.K) 

Thickness (m) 

Thermal Resistance (m2.K/W) 

Promatect Plate (2x) 

0.285  0.008 (2x)  0.0281(2x)

Balloon  (2 sides) 

0.13  0.002  (2 sides) 

0.0154  (2 sides) 

Water 0.58 0.13  0.217

Sand 0.20 0.13  0.63

Total (Water) 

­  0.15  0.304 

Total (Sand) 

­  0.15  0.717 

TABLE 10,THERMAL RESISTANCE CONCEPT B 

The  thermal  transmittance  value  for  this concept with water is calculated as follows: 

1 10.304

3.289  

This is lower than the maximum allowed 4,2 W/m2*K,  this means  that  the  concept  filled with water meets the requirements for heat insulation.  

The  thermal  transmittance  value  for  this concept with sand is calculated as follows: 

 1 1

0.7171.395  

This  is  also  lower  than  the  maximum allowed  4,2  W/m2*K,  this  means  that  the concept  filled  with  sand  also  meets  the requirements for heath insulation.  

Element Volume (m3) 

Density (kg/m3) 

Weight (kg) 

Promatect Plate (2x) 

0.0204 875  17.85 (2x) 

Balloon 0.0128 1100  14.08

Total  0.0827   49.78 

Water 0.3157 998  315.07Total (Water) 

0.3693   364.85 

Sand 0.3157 1600  505.12Total (Sand) 

0.3693   554.90 

TABLE  11,  WEIGHT  CALCULATIONS  FOR CONCEPT B 

The weight which needs to be lifted are one promatect plate, which  is 17.85 kg and one promatect  plate  with  the  balloon  attached, which  weight  31.93  kg.  Both  of  these weights  are  well  below  the  maximum allowed 46 kg.  

Page 72: GUIDING THE CONSTRUCTION INDUSTRY TOWARDS MORE …€¦ · relaties tussen bepalende factoren. Implementeren van een grotere variëteit aan strategieën. Bepalen van de verschillende

68  

The weights  calculated  in  Table  11  for  the concept filled with water or sand are used to calculate  the  two  different  values  for  the sound reduction index.  

14.5 10364.852,55

10

176.16   

14.5 10554.902,55

10

262.72   

Both  of  these  values  are much  higher  than the  minimum  of  45  dB  which  makes  them very good airborne sound insulators.  

7.3.3. CONCEPT C 

Concept  C  is  somewhat  different  from Concept  A  &  B  because  the  interface geometry  is  different  for  this  concept. Instead of  the concrete  ridge which  is used by  Concepts  A  &  B,  Concept  C  uses  four smaller connection points. These points are relative small magnetized metal slabs. These are the four darker points in Figure 52. 

 

FIGURE  52,  CONCRETE  STRUCTURE  PASSEND WONEN 

Instead  of  using  screws  or  pressure  to  fix the  ‘plug’  in  its  desired  place  this  concept uses magnetism. The component consists of four  parts:  first  a  wooden  plate  with  four absorbed  circles,  than  four  round  magnets which are embedded in the absorbed circles of the first plate. Attached to that there is a slab  of  expanded  polystyrene  and  lastly  a wooden plate to finish the surface is placed. (Figure 53) 

The  concept  will  be  developed  by  a  team which  represents  all  stakeholders  in  the design, develop, production, use, and end of use  phase.  Besides  that,  the  contractor will remain  owner  and  will  be  involved  by  all alterations  of  the  product.  The  production process is semi‐autonomous.  

 

 

FIGURE 53, EXPLODED VIEW CONCEPT C (FROM LEFT  TO  RIGHT;  PROMATECT  PLATE,  EPS PLATE, MAGNETS, WOODEN PLATE) 

To assemble  this  concept  the  two elements are  placed  against  both  sides  of  the magnetized strip of metal and this will keep them  positioned.  (Figure  54)  To disassemble  a  device  is  needed  to demagnetize the metal strips in the concrete by  adding  a  current  which  enables  the detachment of the elements. 

 

FIGURE 54, EXPLODED VIEW CONCEPT C 

The  sub‐values  and  total  value  for  thermal resistance of  concept C  are  shown  in Table 12.  

 

Page 73: GUIDING THE CONSTRUCTION INDUSTRY TOWARDS MORE …€¦ · relaties tussen bepalende factoren. Implementeren van een grotere variëteit aan strategieën. Bepalen van de verschillende

69  

 

Element  Thermal Conductivity 

Thickness  Thermal Resistance 

Plate (2x)  0.12  0.005 (2x)  0.0417

Magnet (2x) 

16  0.005 (2x)  0.0003

EPS  (2x)  0.03  0.05 (2x)  1.6667

Promatect Plate (2x) 

0.285  0.01 (2x)  0.0351

Cleft  0.0257  0.01  0.3891

Total  ­  0.15  3.8767 

TABLE 12, THERMAL RESISTANCE CONCEPT C 

The  thermal  transmittance  value  for  this concept is calculated as follows: 

1 13.8767

0.2580  

This is lower than the maximum allowed 4,2 W/m2*K, this means that the concept meets the requirements for heath insulation.  

Element  Volume (m3) 

Density (kg/m3) 

Weight (kg) 

Wooden Plate 

0.0255  640  16.32

Magnet  0.0000  7900  0.00

EPS  0.1275  30  3.83

Promatect Plate 

0.0255  875  22.31

Total  0.1785    42.46 

TABLE  13,  WEIGHT  CALCULATIONS  FOR CONCEPT C 

One  element  weights  42.46  kg  (Table  13) which is below the maximum allowed 46 kg. The two elements have a total weight of: 

     42.46  2 84.96   

This results in the following formula for the sound reduction index: 

14.5 1084.922,55

10 48.68   

The  sound  reduction  index  of  48.68  dB  is above  the  minimum  of  45  dB.  This  means the  concept  will  reduce  airborne  sound enough. 

7.4. CONCLUSIONS 

All  concepts  are  designed  to  meet  the requirements stated at the beginning of this chapter.  All  three  concepts  apply  products to  reach  the  fireproofing.  Calculations showed  that  all  three  concepts  score  high enough  on  thermal  insulation,  and  high enough  on  airborne  sound  insulation.  The elements  are  somewhat  heavy,  but  they do not  cross  the maximum allowed weight  for carrying  products  during  work.  And  all three  concepts  are  designed  for  easy assembly  and  disassembly  which  makes them IDF systems to some extent. The three concepts are compared by assessing them in the  IDF model. The results are discussed  in chapter 8. 

   

Page 74: GUIDING THE CONSTRUCTION INDUSTRY TOWARDS MORE …€¦ · relaties tussen bepalende factoren. Implementeren van een grotere variëteit aan strategieën. Bepalen van de verschillende

70  

8. TEST CASE EVALUATION 

In  this  chapter  firstly  the  ‘Passend Wonen’  concept  is  evaluated  by  using  the  IDF  model  for Buildings  described  in  the  previous  chapter.  Secondly,  three  concepts  are  created  and afterwards  evaluated  by  using  the  IDF  model  for  Systems.  Lastly  conclusions  and recommendations for the IDF model are made. The manual for the use of the IDF Model can be found in appendix VI. 

8.1. IS ‘PASSEND WONEN’ IDF? 

In this section the ‘Passend Wonen’ model is evaluated  by  using  the  IDF  Model  for Buildings.  The  input  parameters  can  be found  in  appendix  VII.  The  results  are described  in  this  section  and  graphic representations  of  the  scores  are  shown  in Figure 55,  Figure 56,  Figure 57,  and Figure 58.  

8.1.1. INDUSTRIAL 

‘Passend Wonen’  has  a  maximum  score  on Production process location, and Conditions during  production  because  of prefabrication.  Building  assembly  process also  scores  maximal  because  of  the  dry stacking  building  method.  Management  of materials after use also scores very high, the only  improvement which  could  be made  is to find a way to recycle or up‐cycle the stone like materials.  

There  are  some  possibilities  for  a  bigger improvement though. The conditions during assembly  could  be  improved.  Several stakeholders of the use phase of the building could  be  included  in  the  design  team.  A closer  contact  with  the  owners  of  the building would improve the management of materials during use. The travelling distance between  sub‐contractors  could  be  lowered. And  lastly,  a    complete  autonomous production  process  could  be  created  to reduce the need for craftsmanship.  

8.1.2. INDIVIDUAL 

‘Passend Wonen’  has  a  maximum  score  on all  customization  levels,  scenarios  for adapting  the  structure,  effort  of  structural 

adaptation, adaptability of installations, and adaptability level of the indoor climate. The scores  of  Effort  of  installation  adaption, adaptability speed of the indoor climate and architectural quality are also very high. The only  option  for  improvement  in  this category  is  to  include  site  analysis  to  the main strategy of ‘Passend Wonen’. 

8.1.3. ENVIRONMENT 

The  impact  on  the  environment  is  rather high  in  comparison  with  the  other  key factors.  

´Passend  Wonen´  performs  well  on  the energy  aspects  during  use,  the transformation  process,  and  the  material source & end of  life  treatment. The concept however  scores  low  on  embodied  energy, the  water  footprint,  water  dependency, water cycles, the pollution during the initial production  &  building  process,  and disassembly. 

To  improve  the  scores  there  are  several possibilities.  The  average  weight  of  the building  could  be  lowered  to  improve  the score  for  embodied  energy  and  reduce pollution.  Other  materials  could  also increase  the  performance.  Besides  that,  a good strategy for water treatment and reuse could  increase  the  environment  score  even more.   

8.1.4. FLEXIBLE 

The  ‘Passend  Wonen’  concept  scores  very good on flexibility. The Assembly Sequence, Functional  Dependency  &  Separation, 

Page 75: GUIDING THE CONSTRUCTION INDUSTRY TOWARDS MORE …€¦ · relaties tussen bepalende factoren. Implementeren van een grotere variëteit aan strategieën. Bepalen van de verschillende

71  

Clustering,  Structure  &  Material  Levels, Damage,  Level  of  Reusability,  Multi‐functionality,  and  Technical  Life  Cycle Coordination are all maximum. The Use Life Cycle  Coordination  and  the  Assembly  type both  does  not  score  maximum,  but  both have  the  highest  possible  score  for  the 

concept.  These  scores  are  restricted  by  the strategy of ‘Passend Wonen’.    

Only  reparability  scores  low,  which  is  not that important because almost no damage is done  to  the  elements  and  components during disassembly. 

 

 

FIGURE 55, IDF SCORE FOR INDUSTRIAL FOR THE 'PASSEND WONEN' CONCEPT 

 

FIGURE 56, IDF SCORE FOR INDIVIDUAL FOR THE 'PASSEND WONEN' CONCEPT 

0%

20%

40%

60%

80%

100%Building Chain Integration

Management of Materials During Use

Management of Materials After Use

Travelling Distance

Production Process Industrialization

Production Process Location

Building Assembly Process

Conditions During Production

Conditions During Assembly

Industrial

Passend Wonen

0%

20%

40%

60%

80%

100%

Customization Level During Initial Building Process

Customization Level During Use

Customization Level During Renovation Process

Architectural Quality

Site Analysis

Scenarios for Adapting the Structure

Effort of Structural Adaptation

Adaptation of Installations

Effort of Installation Adaptation

Adaptability Level of the Indoor Climate

Adaptability Speed of the Indoor Climate

Individual

Passend Wonen

Page 76: GUIDING THE CONSTRUCTION INDUSTRY TOWARDS MORE …€¦ · relaties tussen bepalende factoren. Implementeren van een grotere variëteit aan strategieën. Bepalen van de verschillende

72  

 

FIGURE 57, IDF SCORE FOR ENVIRONMENT FOR THE 'PASSEND WONEN' CONCEPT 

 

FIGURE 58, IDF SCORE FOR FLEXIBLE FOR THE 'PASSEND WONEN' CONCEPT

0%

20%

40%

60%

80%

100%

Embodied Energy in Materials per m3

Embodied Energy in Processes

Embodied Energy in Transport

Electrical Energy Need

Energy Need for Heating/Cooling

Energy Needed for Transformation Process

Main Energy Source during Use

Environmental Value of Material Source

End of Life Value of Material

Pollution caused by Material Production 

(material/kg)

Pollution caused by Element/Component 

Production

Pollution caused by Building Process

Pollution caused by Transformation Process

Pollution During Disassembly

Water Cycles

Water Dependency

Water Footprint of Materials

Environment

Passend Wonen

0%

20%

40%

60%

80%

100%

Technical Life Cycle Coordination

Use Life Cycle Coordination

Multifunctionality

Assembly Type

Assembly sequence regarding material levels

Functional Dependence

Functional Separation

Clustering

Structure and Material levels

Damage

Level of Reusability

Reparability

Flexible

Passend Wonen

Page 77: GUIDING THE CONSTRUCTION INDUSTRY TOWARDS MORE …€¦ · relaties tussen bepalende factoren. Implementeren van een grotere variëteit aan strategieën. Bepalen van de verschillende

73  

8.1.5. CONCLUSIONS  & RECOMMENDATIONS  FOR PASSEND  WONEN  CONCERNING IDF 

‘Passend  Wonen’    scores  high  on  the  key criteria  Individual  and  Flexible.  There  is some  room  for  improvement  on  the Industrial  score,  where  the  main possibilities  are  the  introduction  of stakeholders of  the use phase  in  the design team,  improving  the  management  of materials  during  use,  and  transforming  the production  process  to  a  more  autonomous process. The score which could be improved most  is  the  score  for  Environment.  Reducing  the  weight  of  the  construction would  improve  the  score  of  all  sub  scores for Embodied energy and Pollution. Besides that, a good strategy for water management would  improve  the water  cycles  and water dependency.  

8.1.6. CONCEPT  EVALUATION  THE ‘PLUG’ 

All  concepts  are  designed  to  meet  the requirements  of  the  design parameters  but in a different way.  

The  concepts  are  based  on  the  same  super system,  which  is  ‘Passend  Wonen’. Therefore  the  IDF  scores  are  somewhat alike.  The  concepts  differ  not  only  on materials  and  connections,  but  also  on  the design team and philosophy, this is to show the  impact  of  these  choices.  The  input parameters  for  Concept  A,  B,  and  C  can  be found in appendix VIII 

The  Industrial  scores  of  the  concepts (Figure 59)  are  very distinctive. Concept A, the old fashioned way scores worst, Concept B  stands  out  on  traveling  distance  and production  process  industrialization because  of  the  local  partners  and  the autonomous  process.  Concept  C  stands  out on  building  chain  integration  and management  of  materials  during  use because  of  the  integration  of  many stakeholders during the design process and the responsibility during the use phase.  

The  Individual  scores  of  the  concepts (Figure  60)  are  all  low.  Adaptation  of installations  however  should  not  be measured since there are no installations in the  system.  The  customization  level  of  the concepts is very low, but in a broader point of  view  the  concepts  enable  a  high customization level for the ‘Passend Wonen’ concept. 

Because  of  the  different  materials  the Environment scores of the concepts (Figure 61) differ somewhat, but it is only marginal.  

Finally the scores for Flexibility (Figure 62) show  some  differences.  The  concepts  are very  much  alike  concerning  external flexibility which  is shown at  the  left  side of the  figure,  but  differ  at  the  internal flexibility. Concept A  is  clearly not made  to be  disassembled  for  end  of  life  treatment. Concept  B  stands  out  here  since  the connections are easily accessible, and easily disassembled.  Concept  C  scores  lower  than Concept  B  since  the  connections  are  less accessible and more definite.  

  

 

Page 78: GUIDING THE CONSTRUCTION INDUSTRY TOWARDS MORE …€¦ · relaties tussen bepalende factoren. Implementeren van een grotere variëteit aan strategieën. Bepalen van de verschillende

74  

 

FIGURE 59, COMPARISON OF CONCEPTS (INDUSTRIAL) 

 

FIGURE 60, COMPARISON OF CONCEPTS (INDIVIDUAL) (CONCEPT B SCORES THE SAME AS CONCEPT C) 

0,00

0,20

0,40

0,60

0,80

1,00Building Chain Integration

Management of Materials During Use

Management of Materials After Use

Travelling Distance

Handling of Components

Production Process Industrialization

Production Process Location

Building Assembly Process

Conditions During Production

Conditions During Assembly

Industrial

The Plug Concept A The Plug Concept B The Plug Concept C

0,00

0,20

0,40

0,60

0,80

1,00

Customization Level During Initial Building Process

Customization Level During Use

Customization Level During Renovation Process

Architectural Quality

Adaptation of Installations

Effort of Installation Adaptation

Individual

The Plug Concept A The Plug Concept B The Plug Concept C

Page 79: GUIDING THE CONSTRUCTION INDUSTRY TOWARDS MORE …€¦ · relaties tussen bepalende factoren. Implementeren van een grotere variëteit aan strategieën. Bepalen van de verschillende

75  

 

FIGURE 61, COMPARISON OF CONCEPTS (ENVIRONMENT) 

 

FIGURE 62, COMPARISON OF CONCEPTS (FLEXIBLE) 

0,00

0,20

0,40

0,60

0,80

1,00

Embodied Energy in Materials per m3

Embodied Energy in Processes

Embodied Energy in Transport

Energy Needed for Transformation Process

Main Energy Source during Use

Environmental Value of Material Source

Distance from Material Source

End of Life Value of MaterialAvarage amount of Material 

used per m2

Pollution caused by Material Production (material/kg)

Pollution caused by Element/Component Production

Pollution caused by Building Process

Pollution caused by Maintenance

Pollution caused by Transformation Process

Pollution During Disassembly

Environment

The Plug Concept A The Plug Concept B The Plug Concept C

0,00

0,20

0,40

0,60

0,80

1,00Technical Life Cycle Coordination

Use Life Cycle CoordinationRelations based on functional …

Multifunctionality

Assembly Type

Assembly sequence regarding …

Accessability of Connection

Morphology of Joint

Standardisation of Connection

Type of Connection

Tolerance

Geometry of product EdgeStandardisation of product Edge

Functional DependenceFunctional Seperation

Clustering

Structure and Material levels

Accessability of Connection

Assembly Type

Geometry of product Edge

Morphology of Joint

Standardisation of Connection

Standardisation of product Edge

Type of Connection

Level of ReusabilityReparability

Flexible

The Plug Concept A The Plug Concept B The Plug Concept C

Page 80: GUIDING THE CONSTRUCTION INDUSTRY TOWARDS MORE …€¦ · relaties tussen bepalende factoren. Implementeren van een grotere variëteit aan strategieën. Bepalen van de verschillende

76  

 

FIGURE 63, COMPARISON OF CONCEPTS (TOTAL IDF SCORE) 

8.1.7. CONCLUSIONS  & RECOMMENDATIONS  FOR  THE ‘PLUG’ 

In order to get the best product possible all good  aspects  of  the  concepts  need  to  be combined into one  final product. Concept A received  the  lowest  score  of  all  concepts, however this concept remains closest to the current  practice  of  contractors.  Concept  B and C both have their positive points which can be weighed  and  combined  to  one  good product.  

The  development  of  the  ‘Plug’  should  be done  in  a  multidisciplinary  design  team which  represents  all  stakeholders  of  the different  life  cycle  phases.  Besides  that  the producers of the ‘Plug’ should keep in touch with  the  users  of  the  building  to  enable proper  use  and  ensure  a  good  end  of  life treatment.  The  production  process  should be autonomous wherever possible. And  the ‘Plug’  should  have  internal  connections which  are  easily  accessible  when  the 

product  is  not  in  use  and  can  be disassembled very easily.  

8.2. CONCLUSIONS  & RECOMMENDATIONS  FOR  THE IDF MODEL 

During the use of the model several insights showed up.  

Dependent on the function of a system some determining  factors  either  are  or  are  not important  for  the  total  score.  Therefore  it should  be  possible  to  choose  the  system functionality.  For  example:  Installation control  change  is  important  for  installation systems  or  systems  with  installations.  It  is however not relevant for the ‘Plug’ which is only meant for either separating two spaces or creating an opening between two spaces. 

In  some  cases  only  the  materials  and connection  system  are  different.  The  result will  be  that  only  two  key  criteria  are affected:  environment  and  flexibility.  And even then the affected key criteria does not 

0,00

0,20

0,40

0,60

0,80

1,00Industrial

Individual

Environment

Flexible

IDF Score

The Plug Concept A

The Plug Concept B

The Plug Concept C

Page 81: GUIDING THE CONSTRUCTION INDUSTRY TOWARDS MORE …€¦ · relaties tussen bepalende factoren. Implementeren van een grotere variëteit aan strategieën. Bepalen van de verschillende

77  

differ  too  much  because  it  is  the  same strategy  which  drives  the  concepts.   When this  occurs  money  will  probably  be  the determining  factor.  Therefore  it  would  be interesting  to  add  a  function  to  the  model which  can  calculate  rough  prizes  based  on information already in the model: materials, material  quantities,  processing  & production  of  elements  and  components, and energy usage.  

Another  issue  is  how  to  determine  the minimum  requirements  for  IDF  Building. This  could  be  done  by  determining  which option is the minimum requirement for each determining factor to be named IDF. In this way a  threshold  is created which separates the buildings  and  systems  into  two groups. IDF  or  not‐IDF.  This  however  would probably  result  in  buildings  and  systems which  are  barely  IDF without  the  ambition to score as good as possible.  

Another option is to create a ranking system based on the scores. For example a five level system  could  be  used  which  all  have  their 

minimum  specifications  for  each determining  factor.  In  this  system  it  could be  that  for  a  higher  level  only  one  or  two determining  factors  have  to  be  improved. This  is  more  likely  to  stimulate improvement  and  enables different  level  of ambition.  

The  last  point  of  interest  is  the  size  of  the difference  between  concepts.  Although  the concepts  are  very  different  in material  use and  connection  system  the  scores  are  very similar.  This  could  be  caused  by  several things. When similar systems are compared the  scores  should  be  normalized.  In  that way  the  differences  of  the  systems  are highlighted. When it is possible to select the kind  of  systems  which  are  compared  it should  be  possible  to  normalize  the  scores for the kind of system in such a way that the scores are better for decision making. 

All  in  all  the  model  works,  but  there  are some points which could be improved.  

 

 

 

   

Page 82: GUIDING THE CONSTRUCTION INDUSTRY TOWARDS MORE …€¦ · relaties tussen bepalende factoren. Implementeren van een grotere variëteit aan strategieën. Bepalen van de verschillende

78  

9. REFLECTION 

This chapter reflects the performed research to the research questions described in chapter 2. The chapter is divided into three main parts; Sustainability; IDF Building; and ‘Passend Wonen’ 

9.1. SUSTAINABILITY 

Sustainability  means  that  the  actions performed today do not reduce possibilities for future generations. To ensure a good life for  future  generations  the  world  system needs  to  keep  its  balance.  To  do  this  the planetary boundaries should not be crossed.  

The conducted research provided insight  in why the traditional building systems are not sufficient anymore. The  traditional building methodology  has  become  too  complex,  in some  cases  even  reducing  the  quality  of living,  and  last  but  not  least  putting  lots  of pressure  on  the  systems  of  the  earth,  in some  cases  even  crossing  the  planetary boundaries.  

There  are  three  kinds  of  responses  which aim  for  more  sustainable  building.  First there  are  governments  which  push standardization  through  legislations. Secondly  there  are  measurement  tools which measure  not  only  on  an  economical, but  also  on  an  environmental  and  social bottom  line.  And  thirdly  there  are  the  new strategies which focus on reduce, reuse, and recycle. Current strategies are; Lean design, IFD  Building,  IDF  Building,  and  Cradle‐to‐Cradle design. 

To  gain  a  good  view  on  what  sustainable building is, all three responses (Legislations, Measurement  Tools,  and  Strategies)  are combined into one rough outline of a model which describes  all  elements of  sustainable building.    The  seven  categories: Environment,  Indoor  Climate,  Life  Cycle Economics,  Management,  Materials, Usability,  and  Visual  Quality  cover  all aspects  which  are  encountered  in  the conducted research. Sustainability desires a model  which  not  only  tells  what  is  done wrong,  but  also  what  is  done  right.  A  true model  for  sustainability  counts  the  aspects 

which  enable  opportunities  and  create abundance.  

9.2. IDF BUILDING 

The  main  goals  of  the  IDF  Building Methodology  can  be  summarized  by:  High Quality,  High  Usability,  Buildings  with Unique  Identities,  Low  Environmental Impact  or  Positive  Impact,  and  Economical Feasibility  considering  the  whole  building and  material  life  cycle.  The  IDF  building methodology  aims  for  the  integration of  all of those aspects. The main focus for the IDF building  methodology  are  on Demountability  and  Material  Cycles throughout the whole lifecycle. 

The  IDF  Building  Methodology  has  four main  strategies:  Industrial  Production, Design  for  Individual  Identity,  Sustainable Design,  and  Flexible  Buildings.  These  four key  strategies  are  used  to  reach  the previously named goals. 

Industrial  Production  leads  to  high  quality production because of  the  good production conditions.  Another  big  advantage  is  the reduced  need  for  skilled  craftsmen,  since the number of skilled craftsmen is declining. Next  to  that,  Industrial  Production  also lowers the material losses and failure costs. And  last  but  not  least,  the  Industrial Production  Methodologies  can  reduce production  costs  because  of  scale advantages.  

Individual Design  is  important  to break  the monotonous  sight  of  industrially  produced buildings  and  create Buildings with Unique Identities. The second important point is the design for the individual user which has his or  her  individual  requirements.  To  cope with  these  requirements,  adaptability  is very  important.  This  adaptability  will lengthen the useful life of a building. 

Page 83: GUIDING THE CONSTRUCTION INDUSTRY TOWARDS MORE …€¦ · relaties tussen bepalende factoren. Implementeren van een grotere variëteit aan strategieën. Bepalen van de verschillende

79  

Sustainable  Design  reduces  the  negative Environmental  Impact  and  maximizes  the positive  Environmental  Impact  following  a Triple Top Line approach. Key issues which are  addressed  are  energy  use,  embodied energy & water, materials,  and pollution  to water, air, and soil. 

Flexible  Buildings  means  the  buildings  are able  to  transform  their  functionality  or shape  as  the  demands  of  the  users  and owners  change.  This  aspect  makes  the buildings  attain  High  Usability,  reduce  the negative Environmental Impact and costs of renovation by reusing and recycling parts of the building and materials. 

The  IDF  Building  methodology  was  tested against  a  concept  version  of  the sustainability  field  and  it  scored  well.  The IDF Building methodology scored above the base line for sustainability on all points.  

9.3.  ‘PASSEND WONEN’ 

‘Passend Wonen’ is a concept for residential buildings  which  focuses  on  the  changing demands over the lifespan of a building. The concept consists of three different elements which  can  be  combined  to  numerous different variations and applications.  

The  elements  are  prefabricated  and therefore the process on site consists solely of stacking the elements in the right order.  

In  the  concept a  floating  floor will  be used, which makes  it possible  to use the space  in between for installations. This also makes it possible  to  add  and  remove  installations during  the  lifetime  of  the  building  without altering  or  otherwise  damaging  the elements.  

By  using  the  elements  of  ‘Passend Wonen’ the building  is  able  to adapt  to  a  change  in market  needs.  This  is  because  a  change  in market  needs  means  the  only    physical 

changes  to  the  building  are  the  ‘plugs’, which are designed to be replaceable.  

This  ability  of  the  concept  makes  the building transformable even though its base structure  is  rigid.  This  transformation capacity enables  the building  to change  the functionality  without  causing  much  waste and without the use of additional materials, which  makes  the  concept  sustainable  on material use.  

‘Passend  Wonen’  is  a  concept  which  uses industrialized  production  processes  and  a standardized  system,  which  is  easy  to assemble  and  disassemble,  to  meet  the individual  user  demands  and  reduce  the pressure on the earth systems.  

Most  of  the  IDF  criteria  are  met  by  the ‘Passend  Wonen’  concept,  however improvements  are  possible  for  Building Chain  Integration,  Conditions  during Assembly, Management  of Materials  during Use,  Production  Process  Industrialization, Site  Analysis,  Water  Dependency  &  Cycles, Electrical  Energy  Need,  and  Reparability. The  main  focus  of  the  concept  is  on adaptability when the user demands change. Therefore some initial impact is tolerated.  

The  possibilities  for  the  ‘Passend  Wonen’ concept  to  improve  are  to  work  in  close cooperation with future users and owners of the  buildings  which  are  constructed  by using  the  ‘Passend  Wonen’  elements.  In addition the ‘Passend Wonen’ concept could be  improved  by  creating  better  individual identity  and  interaction  with  the environment.  This  could  also  help  to  deal with the electrical energy need, water cycles &  dependency.  For  industrialization  the ‘Passend Wonen’ concept is already on good directions, but it could be developed in such a  way  that  the  processes  are  even  more industrialized.  Lastly  the  ‘Passend  Wonen’ concept  needs  to  develop  a  strategy  for keeping in close contact with the owners of the  building  to  keep  track  of  the  elements. 

Page 84: GUIDING THE CONSTRUCTION INDUSTRY TOWARDS MORE …€¦ · relaties tussen bepalende factoren. Implementeren van een grotere variëteit aan strategieën. Bepalen van de verschillende

80  

10. DISCUSSION, CONCLUSIONS AND RECOMMENDATIONS 

This chapter summarizes  the conclusions around  IDF Building and  the  IDF Model.  In addition, recommendations for future research are made, and lastly this research is discussed.  

10.1. CONCLUSION RESEARCH 

The  research  first  showed  that  sustainable building  is  necessary.  This  could  be concluded  from  the  wide  range  of responses.  Governments  responded  with standardization  and  legislations, researchers came up with a wide variety of assessment  tools,  and  designers,  architects, and  manufacturers  developed  a  range  of tools  to  enable  more  sustainable  building. All  in  all,  there  are  a  lot  of  aspects  to sustainable building. These are summarized in one rough outline of a model. This model could  be  used  to  place  IDF  Building  in perspective,  and  to  show how  IDF Building relates  to  sustainable  building  in  its broadest sense.  

IDF  Building  aims  for  sustainable  building by  applying  environmental  friendly solutions  in  such  a  way  that  they  can  be used  and  reused  for  a  wide  range  of scenarios  to  fit  to  the  user  needs.  This  is done by keeping the environment as well as the  users  in mind  during  the whole  design process, and focusing on the whole life cycle of  the  building,  the  components,  and  the elements.  To  enable  optimal  use  of  the building,  the  components,  and  elements, design  for  disassembly  is  applied.  This means  that  the  buildings  have  a  smart building hierarchy, the internal interfaces as well as the external  interfaces are designed in such a way that they are easy to assemble and  disassemble,  the  material  levels  are designed for life cycle optimization, and the elements  and  components  are  designed  to be  reusable  and  upgradable  for  as  long  as their technical life allows them. 

The  developed  assessment  tool  is  able  to rate  buildings,  building  concepts,  and systems. The results of the assessment could be  used  to  direct  further  investigation  of 

specific  attributes.  Another  option  is  to compare  different  concepts  or  systems based  on  the  IDF  criteria which  allows  the manufacturer  to  choose  the  best  suitable system following the IDF criteria.    

10.2. RECOMMENDATIONS RESEARCH 

10.2.1. DIFFERENT KIND OF SYSTEMS 

The current model is flexible to some extent, as it can rate either buildings or systems. It would  however  be  better  to  create  a broader variety of possibilities. For instance a system could be an installation system or a structural  system.  This  choice  is  not included  in  the  current  model,  but  it  has serious  impact  on  which  determining factors  are  important  and  which  are  not important  at  all.  For  example:  Installation control  change  is  important  for  installation systems  or  systems  with  installations.  It  is however not relevant for the ‘Plug’ which is only meant for either separating two spaces or creating an opening between two spaces. 

10.2.2. WEIGHING  OF  THE DETERMINING FACTORS 

Not  all  determining  factors  have  properly weighted scores. It would be best to have all determining factors weighed properly based on research.  

10.2.3. RELATIONS  BETWEEN DETERMINING FACTORS 

In  addition  to  the  previous  point  an additional  research  into  the  relations between determining factors could improve the  model.  In  some  cases  determining factors  directly  influence  each  other,  for instance  the  total  amount  of  materials 

Page 85: GUIDING THE CONSTRUCTION INDUSTRY TOWARDS MORE …€¦ · relaties tussen bepalende factoren. Implementeren van een grotere variëteit aan strategieën. Bepalen van de verschillende

81  

influences  the  total pollution caused by  the usage  of  materials.  In  other  cases  the relations  are  more  complex,  for  instance when  a  connection  could  be  easily disconnected  but  it  is  not  accessible  the total  effort  needed  for  disassembly  should be  determined  by  the  effort  to  access  the connection. 

10.2.4. STRATEGIES  WHICH DETERMINE  THE  WEIGHING  OF THE DETERMINING FACTORS 

The  inclusion  of  Strategies  into  the  IDF Model  has  proven  to  be  very  important since  flexibility  and  adaptability  could  be reached in different ways. It is important for an  assessment  model  as  well  as  for  a designers tool that the tool does not restrict the  possible  solutions.  Therefore  the  tool should  always  enable  the  inclusion  of  new strategies  in  which  another  selection  of determining factors is relevant.  

10.2.5. MORE FEEDBACK 

The  IDF  Model  also  allows  further development  for  feedback. The  information gained  by  the  model  could  be  used  to determine  the  best  suitable  strategy  for  a building concept. 

10.2.6. ECONOMIC FEEDBACK 

In  some  cases  only  the  materials  and connection  system  are  different.  The  result will  be  that  only  two  key  criteria  are affected:  environment  and  flexibility.  And even then the affected key criteria does not differ  too  much  because  it  is  the  same strategy  which  drives  the  concepts.   When this  occurs  money  will  probably  be  the determining  factor.  Therefore  it  would  be interesting  to  add  a  function  to  the  model which  can  calculate  rough  prizes  based  on information already in the model: materials, material  quantities,  processing  & production  of  elements  and  components, and energy usage.  

10.2.7. WHAT LEVEL OF IDF? 

Another  issue  is  how  to  determine  the minimum  requirements  for  IDF  Building. This  could  be  done  by  determining  which option is the minimum requirement for each determining factor to be named IDF. In this way a  threshold  is created which separates the buildings  and  systems  into  two groups. IDF  or  not‐IDF.  This  however  would probably  result  in  buildings  and  systems which  are  barely  IDF without  the  ambition to score as good as possible.  

Another option is to create a ranking system based on the scores. For example a five level system  could  be  used  which  all  have  their minimum  specifications  for  each determining  factor.  In  this  system  it  could be  that  for  a  higher  level  only  one  or  two determining  factors  have  to  be  improved. This  is  more  likely  to  stimulate improvement  and  enables different  level  of ambition.  

10.2.8. NORMALIZATION 

The  last  point  of  interest  is  the  size  of  the difference  between  concepts.  Although  the concepts  for  the  ‘Plug’  are very different  in material  use  and  connection  system  the scores  are  very  similar.  When  similar systems are compared the scores should be normalized.  In  that  way  the  differences  of the  systems  are  highlighted.  When  it  is possible to select the kind of systems which are  compared  it  should  be  possible  to normalize the scores  for the kind of system in such a way that the scores are better  for decision making. 

10.3. RECOMMENDATIONS PASSEND WONEN 

‘Passend  Wonen’    scores  high  on  the  key criteria  Individual  and  Flexible.  There  is some  room  for  improvement  on  the Industrial  score,  where  the  main possibilities  are  the  introduction  of stakeholders of  the use phase  in  the design team,  improving  the  management  of 

Page 86: GUIDING THE CONSTRUCTION INDUSTRY TOWARDS MORE …€¦ · relaties tussen bepalende factoren. Implementeren van een grotere variëteit aan strategieën. Bepalen van de verschillende

82  

materials  during  use,  and  transforming  the production  process  to  a  more  autonomous process. The score which could be improved most  is  the  score  for  Environment.  Reducing  the  weight  of  the  construction would  improve  the  score  of  all  sub  scores for Embodied energy and Pollution. Besides that, a good strategy for water management would  improve  the water  cycles  and water dependency.  

10.4. DISCUSSION  ABOUT RESEARCH 

10.4.1. STRONG  POINTS  OF  THE RESEARCH 

Depth  of  the  research  into sustainability 

Outline of Sustainable building  Relation  between  IDF  and 

sustainable building  Depth of the IDF Model 

10.4.2. WEAK  POINTS  OF  THE RESEARCH 

Too  little  expert  interviews (especially  the  number  of  different experts) 

No  field  test  of  the  IDF  Model  (no other users) 

The  economical  side  has  had  too little attention 

Too much focused on the creation of the  model,  too  little  on  the development of ‘Passend Wonen’ 

10.4.3. MY  EXPERIENCES  DURING  THE RESEARCH 

At  first  I  lacked  the  experience  in  the construction  scene,  which  made  it  hard  to 

start.  I  had  some  difficulties  with  the reading  of  construction  drawings  and  the terminology  in  construction  scene.  To improve these points I got some help of the employees at Van Dijk Bouw, besides  that  I read  several  master  thesis  about  which were  related  to  my  research  which  helped to get me going.  

During  the  research  I  learned  a  lot  about sustainability thanks to the literature study. I  also  learned  a  lot  about  industrial processes  by  reading  two  books  and assessing  the  wood  workshop  of  Van  Dijk Bouw.  In  addition  to  that  this was  the  first time  I  performed  an  assignment  within  a company,  this  showed  me  how  a  building contractor works. 

On the downside I worked too much on my own, which led to too little discussions, and too  little  involvement  in  the  company. This is  partly  because  of  the  abstractness  of my master  thesis  and  partly  because  of  my character. 

In  addition  to  that  the  communication between me and my supervisors could have been  better.  Distance  and  busy  agendas made it sometimes hard to meet, but I could have send weekly mail updates even though sometimes only little progress was made.  

I  am  glad  I  had  some  sessions  with  other students  who  worked  on  other  models.  I thought  it  to be very helpful  to discuss our models and problems we encountered. This helped  to  look  at  my  own  work  from another  angle.  It  also  helped  the  quality because  of  the  direct  questions  and  critical attitude.  

 

 

 

 

   

Page 87: GUIDING THE CONSTRUCTION INDUSTRY TOWARDS MORE …€¦ · relaties tussen bepalende factoren. Implementeren van een grotere variëteit aan strategieën. Bepalen van de verschillende

83  

REFERENCES 

1.  The World  Commission  on  Environment  and  Development.  Our Common Future. New York : Oxford University Press, 1987. 

2. Mullink, Bart. Vraaggestuurd bouwen breekt door. Cobouw. [Online] 12 12 2009. [Cited: 23 11  2010.]  http://www.cobouw.nl/nieuws/2009/12/11/Vraaggestuurd‐bouwen‐breekt‐door.html. 

3. Stuurgroep Experimenten Volkshuisvesting. Bouwen met Tijd. Rotterdam : Drukkerij Goos, 2004. 

4.  KEI  kenniscentrum  stedelijke  vernieuwing.  KEI­overzicht:  Renovatie  versus  sloop­nieuwbouw. [PDF] 2011. 

5.  Bouwcarrousel  BV  &  2012  Architecten.  (No)  Flat  Future;  Een  nieuwe  toekomst  voor naoorlogse flats. Den Haag : SenterNovem, 2008. 

6. Weersch, M. Voorlopig geen sloop meer; de vele kansen van renovatie. Aedes­magazine. 2010, 3. 

7. American Association for the Advancement of Science. AAAS Board Statement on Climate Change.  [Online]  9  12  2006.  [Cited:  19  11  2010.] http://www.aaas.org/news/press_room/climate_change/mtg_200702/aaas_climate_statement.pdf. 

8.  Intergovernmental  Panel  on  Climate  Change.  Fourth Assessment Report: Climate Change 2007 (AR4). Cambridge and New York : Cambridge University Press, 2007. 

9.  Secretariat  forThe  Vienna  Convention  for  the  Protection  of  the  Ozone  Layer &  The Montreal  Protocol  on  Substances  that  Deplete  the  Ozone  Layer.  Montreal  Protocol  on Substances That Deplete the Ozone Layer. Nairobi : UNON, 1988. 

10. United Nations Framework Convention on Climate Change. Kyoto Protocol. Kyoto :  s.n., 1997. 

11. Centraal Bureau voor de Statistiek. Milieurekeningen. Den Haag : Centraal Bureau voor de Statistiek, 2008. p. 94. 978‐90‐357‐2108‐1. 

12.  StatLine,  CBS.  CBS  StatLine  ‐  Emissies  van  broeikasgassen,  berekend  volgens  IPCC‐voorschriften. SBS StatLine. [Online] Centraal Bureau voor de Statistiek, 3 05 2011. [Cited: 09 08 2011.]  http://statline.cbs.nl/StatWeb/publication/?DM=SLNL&PA=70946NED&D1=a&D2=0‐4,10‐15&D3=a&HDR=G2&STB=T,G1&VW=T. 

13. David Anink, Chiel Boonstra, John Mak. Handbook of sustainable building. London :  James & James Limited, 1996. 

14.  Vrijkomen  en  verwerking  van  afval  per  doelgroep.  Compendium  voor  de  Leefomgeving. [Online]  Agentschap  NL,  14  09  2010.  [Cited:  22  11  2010.] http://www.compendiumvoordeleefomgeving.nl/indicatoren/nl0206‐Vrijkomen‐en‐verwerking‐van‐afval‐per‐doelgroep.html?i=1‐4. 

15.  INDUSTRIEEL BOUWEN, WAAROM EN HOE. Scheublin,  Prof  Ir  F.J.M.  (Frits).  Eindhoven : Universiteitsdrukkerij TUE, 2006. 

Page 88: GUIDING THE CONSTRUCTION INDUSTRY TOWARDS MORE …€¦ · relaties tussen bepalende factoren. Implementeren van een grotere variëteit aan strategieën. Bepalen van de verschillende

84  

16. Durmisevic, Elma. Green design and assembly of buildings ans systems. Saarbrücken :  VDM Verlag Dr. Müller Aktiengesellschaft & Co. KG, 2010. 

17. Verspilling in de bouw gaat door. Bos, drs. Rick van den. 2005. 

18. Faalkosten in de bouw naar hoogtepunt. Busker, drs. Henri. 2008. 

19.  Ing.  Lenard  Brokelman,  Ir.  Henk  Vermande.  Faalkosten,  de  (bouw)wereld  uit!;  Een praktische handleiding. Rotterdam : SBR, 2005. 978‐90‐5367‐000‐2. 

20. Mullink, Bart.  Fundeon  vreest  rampzalig  tekort  aan  vakmensen.  Cobouw.  [Online]  30  9 2010.  [Cited:  23  11  2010.]  http://www.cobouw.nl/nieuws/2010/09/29/Fundeon‐vreest‐rampzalig‐tekort‐aan‐vakmensen.html. 

21. FNV Bouw. Desastreus tekort aan vakmensen. Home | FNV Bouw. [Online] 30 9 2010. [Cited: 23 11 2010.] http://fnvbouw.nl/nieuws/Pages/Desastreus_tekort_aan_vakmensen_1797.aspx. 

22. Arbouw. De Bouwnijverheid: Arbeid, Gezondheid en Veiligheid in 2009. 2009. 

23. Is veiligheid in de bouw meetbaar te maken? Adri C.P. Frijters, Paul H.J.J. Swuste, Hester R. van Yperen. 2008. 

24.  Corten, K. Afrian MSc. drs.  I.W. MONITOR ARBEIDSONGEVALLEN IN DE BOUW 2009. s.l. : Arbouw, 2010. 9789490943042. 

25.  Faalkosten  in de bouw naar hoogtepunt. Economisch  Instituut  voor de Bouwnijverheid (EIB) & Centraal Bureau voor de Statistiek (CBS). 6/7, 2008. 

26.  Tuns,  Remco.  Bouw:  minder  faalkosten  grootste  voordeel  conceptueel  bouwen.  Bouw: minder faalkosten grootste voordeel conceptueel bouwen ­ Bouwkennis. [Online] BouwKennis,  21 July  2011.  [Cited:  24  August  2001.] http://www.bouwkennis.nl/pers/bouw_minder_faalkosten_grootste_voordeel_conceptueel_bouwen/Daling%20van%20faalkosten%20door%20prefab. 

27. Busker, drs. Henri.  ruwbouw‐Verminder‐faalkosten‐met‐een‐derde‐door‐te‐evalueren‐en‐kennis‐te‐delen.  Usp  Marketing  Consultancy.  [Online]  2011.  [Cited:  24  August  2011.] http://www.usp‐mc.nl/uspdate.php?jaar=2010&maand=mrt&page=ruwbouw‐Verminder‐faalkosten‐met‐een‐derde‐door‐te‐evalueren‐en‐kennis‐te‐delen&mail=true&mailsent=1. 

28. Ketenintegratie medicijn tegen faalkosten. Bouwkennis. 2010. 

29. Samenwerking leidt tot reductie faalkosten. Bouwkennis. 2009. 

30. Centraal Bureau voor de Statistiek. Woningbouw;  Voorraad, wijzigingen  en  nieuwbouw naar  voortgang,  per  regio.  CBS  StatLine.  [Online]  12  05  2010.  [Cited:  22  11  2010.] http://statline.cbs.nl/StatWeb/publication/?VW=T&DM=SLNL&PA=7413&D1=0‐3&D2=0&D3=a&HD=101123‐1453&HDR=T&STB=G1,G2. 

31.  Elkington,  John.  Cannibals with  Forks,  the  Tripple  Bottom  Line  of  21st  Century  Business. Oxford : Capstone Publishing Limited, 1997. 

32. Slimbouwen©, a rethinking of building, a strategy for product development. Lichtenberg, Jos. Eindhoven : s.n., 2004. 

33. Lichtenberg, Jos. SlimBouwen. [Powerpointpresentation] Enschede : Stichting Slimbouwen,, 2009. 

Page 89: GUIDING THE CONSTRUCTION INDUSTRY TOWARDS MORE …€¦ · relaties tussen bepalende factoren. Implementeren van een grotere variëteit aan strategieën. Bepalen van de verschillende

85  

34. Randen, A. van. De bouw zit in de knoop. Delft : Delftse Universitaire Pers, 1976. 

35. Thoreau, H.D. Walden; or, Life in the Woods. Boston : Ticknor and Fields, 1854. 

36. Nearing, Helen and Nearing, Scott. Living the Good Life. New York : Schocken, 1954. 

37. Carson, Rachel. Silent Spring. Boston : Houghton Mifflin Company, 1962. 

38. Ehrlich, Paul R. The Population Bomb. New York : Buccaneer Books, Inc., 1968. 

39. Everyday Exposure to Toxic Pollutants. Robberts, Wayne R. Ott and John W. 1998, Sientific American. 

40. Nuclear energy and the fossil fuels. Hubbert, M. King.  95, Houston : Drilling and Production Practice, 1956. 

41. Is Growth Obsolete? Nordhaus, William D. and Tobin, James. Vol. 38, s.l. : National Bureau of  Economic  Research,  1973,  Milton  Moss  (ed.)  The  Measurement  of  Economic  and  Social Performance, Studies in Income and Wealth, Vol. 1973, pp. 509‐564. 

42. Meadows, Donella, Randers, Jorgen and Meadows, Dennis. Limits to Growth. New York : Universe Books, 1972. 

43. Diamond, Jared M. Collapse, How Societies Choose to Fail or Succeed. s.l. : Viking Press, 2005. 

44. Ponting, Clive. A Green History of the World. s.l. : Penguin, 1991. 

45.  Schumacher,  E.F.  Small  Is  Beautiful:  Economics  as  if  People Mattered.  London :  Blond  & Briggs, 1973. 

46.  Johan Rockström, Will Steffen, Kevin Noone, et al.  Planetary Boundaries:  Exploring  the Safe  Operating  Space  for  Humanity.  Ecology and Society.  [Online]  2009.  [Cited:  11  10  2010.] http://www.ecologyandsociety.org/vol14/iss2/art32/. 

47. The Earth System: Sustainaing Plantary Life­Support Systems. Oran R. Young, Will Steffen. 2009, Principles of Ecosystem Stewardship, pp. 295‐315. 

48. West Antartic Ice Sheet and Long Term Climate Policy. Alley, M. Oppenheimer and R.B.  64, 2004, Climate Change, pp. 1‐10. 

49.  CBS,  PBL,  Wageningen  UR  .  Gevaarlijk  afval  per  doelgroep.  Compendium  voor  de Leefomgeving.  [Online]  22  09  2010.  [Cited:  22  11  2010.] http://www.compendiumvoordeleefomgeving.nl/indicatoren/nl0208‐Gevaarlijk‐afval‐per‐doelgroep.html?i=1‐4. 

50.  International  Organization  for  Standardization.  International  Organization  for Standardization. [Online] 2010. [Cited: 16 12 2010.] http://www.iso.org/iso/home.htm. 

51. European Commission. EUR‐Lex ‐ Official Journal. [Online] 01 September 2011. [Cited: 04 September 2011.] http://eur‐lex.europa.eu/JOIndex.do. 

52. Dion, Stéphane. The Montreal Action Plan. Montreal : s.n., 2005. 

53. Guggenheim, Davis. An Inconvenient Truth. Paramount Classics, 2006. 

54. R.F.M. Lubbers, et al. Nota Selectieve Groei. 1974. 

Page 90: GUIDING THE CONSTRUCTION INDUSTRY TOWARDS MORE …€¦ · relaties tussen bepalende factoren. Implementeren van een grotere variëteit aan strategieën. Bepalen van de verschillende

86  

55. Nationaal Milieubeleidsplan. 1989. 

56. Tweede plan van aanpak duurzaam bouwen. 1997. 

57. Beleidsprogramma duurzaam bouwen. 1999. 

58. Souchkov, Valeri. Two Weeks UT TRIZ Course Technology July 2009. [Document] Enschede : ICG Training & Consulting, 2009. 

59. Hendriks, Ch.F. Sustainable Construction. Boxtel : Æneas, 2001. 

60. Assessing the sustainability of buildings using a framework of triad approaches. A.G. Entrop, H.J.H. Brouwers. s.l. : Macmillan Publishers Ltd., 2010. 

61. Toyota Motor Corporation. The Toyota Way 2001. 2001. 

62. Liker, Jeffrey. The Toyota Way. s.l. : McGraw‐Hill, 2003. 

63.  Habraken.  De  Dragers  en  de Mensen.  Het  einde  van  de massawoningbouw.  Amsterdam : Scheltema en Holkema, 1962. 

64. Habraken, John. Open building overview. Home Page John Habraken. [Online] [Cited: 23 12 2010.] http://www.habraken.com/html/introduction.htm. 

65. Stichting Experimenten Volkshuisvesting. Demonstratieproject IFD­bouwen 2000. 2001. 

66.  Braungart, Michael  and McDonough, William.  Cradle  to  Cradle, Remaking  the way we make things. s.l. : North Point Press, 2002. 

67. Braungart, Douglas Mulhall & Michael. Cradle to Cradle Criteria for the built environment. Venlo : Knoops, Eco Printing, 2010. 

68. Pioneering.  Individueel Duurzaam en Flexibel  bouwen. Stichting Pioneering ­ vernieuwt de bouw.  [Online]  16  10  2008.  [Cited:  23  11  2010.] http://www.pioneering.nl/werkplaatsen/individueel‐duurzaam‐en‐flexibel‐bouwen. 

69. Life­Cycle Assessment­Constraints on Moving from Inventory to Impact Assessment. Owens, J.C. Ohio : s.n., 1997. 

70. M. Finkbeiner, et al. The New International Standards for Life Cycle Assessment: ISO 14040 and 14044. 2006. 

71. Scientific Applications International Corporation (SAIC). Life Cycle Assessment: Principles and Practice. Cincinnati, Ohio : s.n., 2006. 

72. Goedkoop, Mark. The Eco­indicator 95. 1995. 

73.  all,  Hoekstra  et.  The Water  Footprint  Assessment  Manual;  Setting  the  Global  Standard. London : Earthscan, 2011. 978‐1‐84971‐279‐8. 

74. Building Research Establishment Ltd. BREEAM: BRE Environmental Assessment Method. [Online] 1990. [Cited: 23 11 2010.] http://www.breeam.org. 

75. U.S. Green Building Council. Intro ‐ What LEED Is. USGB. [Online] 1993. [Cited: 23 11 2010.] http://www.usgbc.org/DisplayPage.aspx?CMSPageID=1988. 

Page 91: GUIDING THE CONSTRUCTION INDUSTRY TOWARDS MORE …€¦ · relaties tussen bepalende factoren. Implementeren van een grotere variëteit aan strategieën. Bepalen van de verschillende

87  

76. Dutch Green Building Council. Dutch Green Building Council. [Online] [Cited: 25 11 2010.] http://www.dgbc.nl/. 

77. GPR Gebouw. GPR Gebouw. [Online] [Cited: 25 11 2010.] http://www.gprgebouw.nl/. 

78. Ravemark, Dag. State of the art study of LCA and LCC tools. 2003. 

79. Vink,  J.P.  The Life Cycle Performance of Sustainable Renovation Concepts. Amsterdam :  s.n., 2010. 

80.  Design  for  Triple  Top  Line;  New  Tools  for  Sustainable  Commerce. McDonough,  Michael Braungart & William. August 2002, Corporate Environmental Strategy: International Journal of Corporate Sustainability. 

81.  Beyond  the  Triple  Bottom  Line;  A  New  Standard  for  Twenty­first  Century  Commerce. Braungart, William McDonough & Michael. June/July 2003, GreenMoney Journal . 

82.  Prasad,  Biren.  Concurrent  Engineering  Fundamentals:  Integrated  Product  and  Process Organization, Volume I. s.l. : Prentice Hall, 1995. 

83.  Manfred  Hegger,  Matthias  Fuchs,  Thomas  Stark,  Martin  Zeumer.  Energy  Manual; Sustainable Architecture. s.l. : Birkhäuser Architecture, 2008. 978‐3‐7643‐8830‐0. 

84. Jones, Prof. Geoff Hammond & Craig. Inventory of Carbon & Energy (ICE). [Excel Document] s.l. : University of Bath, UK, 2011. 

85.  Sven Teske, Arthouros Zervos, Oliver  Schäfer.  energy  [r]evolution'; a  sustainable world energy outlook. s.l. : PrimaveraQuint, 2007. 

86. Slimbouwen. Lichtenberg, Jos. Enschede : s.n., 2009. 

87.  Van  der  Leeden,  F.,  Troise,  F.L.  and  Todd,  D.K.  The Water  Encyclopaedia.  s.l. :  Lewis Publishers, 1990. 

88.  McMullan,  Randall.  Environmental  Science  in  Building.  New  York :  Palgrave  MacMillan, 2007. 0‐230‐52536‐9. 

89. Arbeidsomstandighedenwet. 2011. 

90. Centraal Bureau voor de Statistiek.  Bevolking;  Kerncijfers.  CBS StatLine. [Online]  20  10 2010.  [Cited:  22  10  2010.] http://statline.cbs.nl/StatWeb/publication/?VW=T&DM=SLNL&PA=37296NED&D1=52‐55&D2=0,5,10,15,20,25,30,35,40,45,50,55,l&HD=101116‐1047&HDR=G1&STB=T&CHARTTYPE=0. 

91.  —.  Bevolking;  kerncijfers.  CBS  StatLine.  [Online]  20  10  2010.  [Cited:  22  10  2010.] http://statline.cbs.nl/StatWeb/publication/?VW=T&DM=SLNL&PA=37296NED&D1=14‐18&D2=a&HD=101116‐1037&HDR=G1&STB=T&CHARTTYPE=3.