MCDM approach for assessing the sustainability of buildings' facades

Abstract

Construction industry is known to cause major social, economic and environmental impacts on the society so that promoting sustainable construction practice affects positively and allows generating a balance among these pillars. Besides, to achieve sustainability goals in a building project, the stakeholders' needs and expectations have to be met and taken into consideration. One of the main and largest components of a building, which could highly contribute to the sustainability performance of the whole building is the facade. Previous studies confirmed the predominant role of facades in minimizing environmental effects and decreasing buildings' costs as well as providing comfort for inhabitants. Despite the impact of facades on sustainability, indicators that govern the performance of the pillars are often dismissed or, if considered, these are rather subjectively measured - especially those associated with the social requirement. On the other hand, the vast majority of the existing tools fail at considering stakeholders' satisfaction in the assessment and selection process of optimal facade systems. Within this context, a new comprehensive approach to quantify the sustainability index of facade systems including the most representative economic, environmental and social indicators and integrating the stakeholders’ satisfaction was developed. The approach is based on MIVES (Integrated Value Model for Sustainable Assessment), a Multi Criteria Decision Making (MCDM) model, which allows minimizing the subjectivity in the decision-making process and relies on the value function concept. This new approach was particularly optimized for residential building facades and successfully validated by analyzing five residential facade systems commonly used in Barcelona. The model is applicable for other countries and cities as well. Furthermore, through assessing the sustainability of two real buildings and validating the goodness of the results, the applicability of this approach was demonstrated. The results proved several capabilities and potentials of the model, these being: (1) quantify, objectively, the sustainability of facade systems from the economic, environmental and social perspectives involving the stakeholders’ preferences and (2), identify strengths and weaknesses of facades that would allow implementing improving measures. The proposed approach was designed to be a decisive support for decision-making in the field of facade management. Findings confirm that the approach is valuable and suitable for use in practice by public and private stakeholders. Future works could be to develop a digital application for building and architectural offices so that these could consider sustainability in the design, assessment and selection processes of facades to make the best decision. Next research steps could also adapt this approach to other types of buildings in order to move towards more sustainable architecture and construction.

Es sabido que la industria de la construcción causa importantes impactos sociales, económicos y ambientales en la sociedad, por lo que promover prácticas de construcción sostenibles tiene efectos positivos y permite generar un equilibrio entre estos tres pilares de la sostenibilidad. Además, para lograr los objetivos de sostenibilidad en un proyecto de construcción, las necesidades y expectativas de las partes y profesionales implicados deben cumplirse y tomarse en consideración. Uno de los componentes principales y de más envergadura de un edificio, que podría contribuir en gran medida al comportamiento sostenible de todo el edificio es la fachada. Hay estudios previos que han confirmado el papel predominante de las fachadas a la hora de minimizar los efectos ambientales y disminuir los costos de los edificios, además de proporcionar comodidad a los habitantes. A pesar del impacto de las fachadas en la sostenibilidad, los indicadores que rigen el desempeño de los pilares a menudo se descartan o, si se consideran, se miden de manera bastante subjetiva, especialmente aquellos asociados con los aspectos sociales. Por otro lado, la gran mayoría de las herramientas existentes no tienen en cuenta la satisfacción de las partes interesadas en el proceso de evaluación y selección de sistemas de fachada óptimos. En este contexto, se ha desarrollado un nuevo modelo integral para cuantificar el índice de sostenibilidad de los sistemas de fachada, incluyendo los indicadores económicos, ambientales y sociales más representativos e integrando la satisfacción de las partes interesadas. El modelo se basa en MIVES, un modelo de toma de decisiones multi criterio (MCDM), que permite minimizar la subjetividad en el proceso de toma de decisiones y se basa en el concepto de función de valor. Este nuevo modelo ha sido especialmente optimizado para fachadas de edificios residenciales y validado con éxito mediante el análisis de cinco sistemas de fachadas residenciales de uso común en Barcelona. El modelo es aplicable a otros países y ciudades también. Además, al evaluar la sostenibilidad de dos edificios reales y validar la bondad de los resultados, se ha probado la aplicabilidad de este modelo. Los resultados han demostrado varias capacidades y potenciales del modelo, como son: (1) cuantificar, objetivamente, la sostenibilidad de los sistemas de fachada desde las perspectivas económicas, ambientales y sociales que involucran las preferencias de las partes interesadas y (2), identificar las fortalezas y debilidades de las fachadas, lo que permitiría implementar medidas de mejora. El enfoque propuesto ha sido diseñado para ser un soporte decisivo para la toma de decisiones en el campo de la gestión de fachadas. Los resultados confirman que el enfoque es valioso y adecuado para su uso en la práctica por parte de las partes interesadas públicas y privadas. Los trabajos futuros podrían ser desarrollar una aplicación digital para estudios de arquitectura y edificación para que estos estudios puedan considerar la sostenibilidad en los procesos de diseño, evaluación y selección de fachadas con el objetivo de tomar la mejor decisión. Los próximos pasos de investigación también podrían adaptar este enfoque a otros tipos de edificios para avanzar hacia una arquitectura y construcción más sostenible.