Limits and opportunities of integrated design in sustainable buildings : the need for a more comprehensive project process

Abstract

The quest to reduce national and global environmental impacts has had a significant impact on the construction industry. In most developed countries, the construction sector is responsible for 35% of waste generation, 32% of energy consumption, and 19% of greenhouse gas (GHG) emissions. Both theory and practice show that the traditional silo-type, linear, and fragmented design process is a significant barrier to innovation and the implementation of better practices in the built environment. Integrated Design (ID) is increasingly seen in Canada and abroad as a potential solution to the lack of collaboration and innovation. Contrary to the traditional design process, ID allows all participants to work together from the beginning of the project, making decisions collectively and integrating otherwise fragmented products and processes. Although ID’s potential is theoretically well-founded, there is little empirical evidence of its effectiveness. The objective of this dissertation is to examine – from both theoretical and empirical vantage points – the scope, strengths, limitations, and critical success factors of Integrated Design (ID) in creating sustainable buildings. The research is based on three case studies of recent building projects in Montreal that implemented Integrated Design processes. The analysis of over 350 architectural plans, press releases and documents produced during construction and operation phases, life cycle analyses, and 28 in-depth interviews allowed us to understand the processes involved, the outcomes obtained, and the stakeholders’ interest and expectations regarding ID. Findings reveal that ID enhanced collaboration and innovation, and helped to reduce buildings’ impacts when compared to the traditional processes. But ID failed to achieve its full potential. It did not completely reduce fragmentation between stakeholders and project phases. This research identified that a “wall” between design, construction and operation phases still exists in ID. As it is applied today, ID continues to underestimate the value of effective performance measurements, rigorous project feedback, and systematic post-occupation evaluations. Identifying the gaps between expectations and effective practice, this dissertation reveals areas where improvements are still needed in the building industry. The study suggests, for instance, that project managers and the design team can (and should) assume new roles, liabilities and responsibilities for project outputs. Effective carbon reductions will require that stakeholders develop deeper knowledge of life-cycle assessment and energy simulation tools. New contractual arrangements between stakeholders will also be needed to favour sustained stakeholder commitment to achieve positive outcomes during the entire project life cycle. From a theoretical point of view, the results demonstrate the relevance and usefulness of ID, but also identify its limits and the conditions that allow for the creation of value for all stakeholders and improvements in buildings. The gaps between theory and practice found here reveal the urgent need to change construction industry regulation (such as professional liability, traditional price-driven - lowest bidding - selection procedures, labeling building systems, building codes, standards, and certifications) in order to reduce buildings’ impacts and slow climate change. From a practical point of view, the results highlight ways in which stakeholders in the construction industry can improve interactions among themselves to reduce buildings’ impacts on the environment. All of this can help – and is needed to – create buildings that are more appropriate for today’s society and future generations. La quête pour réduire les impacts environnementaux nationaux et mondiaux a eu un effet significatif sur l'industrie de la construction. Dans la plupart des pays développés, le secteur de la construction est responsable de 35% de la production des déchets, de 32% de la consommation en énergie et de 19% des émissions de gaz à effet de serre (GES). La théorie et la pratique montrent que le processus de travail traditionnel en silo encourage une organisation de la conception et de la construction linéaire et fragmentée. La division du travail en lots par spécialité constitue non seulement, un obstacle à l’innovation, mais également, une entrave à la mise en oeuvre de meilleures pratiques visant à réduire l’empreinte écologique du cadre bâti. Au Canada et à l’étranger, la conception intégrée (CI) suscite un intérêt croissant à titre de solution potentielle pour résoudre le manque de collaboration et d’innovation entourant la prise de décision dans les projets. Elle remet en cause l’approche séquentielle utilisée dans la pratique traditionnelle dans le but d’engager toutes les parties prenantes dans un processus de conception collaborative et multidisciplinaire qui couvre le cycle de vie complet du bâtiment, dès le début du projet. Bien que les principes généraux de la CI soient théoriquement fondés, il existe peu de preuves empiriques de son efficacité. L'objectif de cette thèse est d'examiner à partir des points de vue théorique et empirique, la portée, les forces, les limites et les conditions de réussite de la CI pour la conception de bâtiments durables. La recherche est basée sur trois études de cas, soit des projets récents situés à Montréal qui ont été réalisés suivant un processus de conception intégrée. L’étude de plus de 350 documents comprenant des plans d’architecture, des revues de presse, des dossiers de construction et d’opération ainsi que d’analyse de cycle de vie et, la tenue de 28 entrevues approfondies, nous a permis de comprendre les processus impliqués, les résultats obtenus ainsi que l’intérêt et les attentes des parties prenantes en matière de CI. Les résultats de la recherche révèlent que la CI favorise la collaboration et l’innovation, et, qu’elle contribue à réduire l’impact de l’empreinte écologique des bâtiments par rapport au processus traditionnel. Malgré ces avantages, la CI n’atteint pas son plein potentiel dans la façon dont elle est mise en oeuvre aujourd’hui. Elle vi n’arrive pas à réduire complètement la fragmentation entre les parties prenantes et au cours des différentes phases du projet. Une barrière existe toujours entre les phases de conception, de construction et d’exploitation. Une attention insuffisante est accordée aux mesures de performance efficaces, au retour d’information rigoureux sur les projets ainsi qu’aux évaluations systématiques à l’occupation du bâtiment. En identifiant les écarts entre les attentes et les pratiques efficaces, cette recherche présente les domaines dans lesquels des améliorations sont encore nécessaires dans le secteur de la construction. L'étude suggère, notamment, que les responsables de projet et l'équipe de conception peuvent (et devraient) assumer de nouveaux rôles ainsi que des nouvelles obligations et responsabilités pour optimiser les résultats d’un projet. Pour réduire efficacement les émissions de carbone, les parties prenantes devront, d’une part, développer une connaissance plus approfondie des outils d'évaluation du cycle de vie et de simulation énergétique, et, d’autre part, élaborer de nouveaux accords contractuels pour favoriser un engagement durable dans l’atteinte de résultats positifs tout au long d’un cycle de vie. D'un point de vue théorique, les résultats de la recherche démontrent la pertinence et l'utilité de la CI, mais identifient également ses limites et les conditions permettant de créer de la valeur pour toutes les parties prenantes en vue d'améliorer les bâtiments. Les écarts entre la théorie et la pratique, constatés ici, révèlent un besoin urgent de modifier la réglementation du secteur de la construction (notamment la responsabilité professionnelle, les procédures de sélection basées sur la réglé du plus bas soumissionnaire, l’étiquetage et les codes du bâtiment, et les certifications) afin de réduire les impacts des bâtiments et de ralentir les changements climatiques. D'un point de vue pratique, les résultats mettent en évidence les moyens par lesquels les acteurs de l'industrie de la construction peuvent améliorer leur synergie et ainsi diminuer l’impact des bâtiments sur l'environnement. Tout cela peut aider et nous indique qu’il est temps d’entreprendre la construction de bâtiments plus appropriés pour nous-mêmes, nos collectivités et les générations futures.