An overview of energy district tools in Europe and the importance of an equivalent heating reference temperature for district simulations

The international building sector plays an important role on energy policy and reduction of CO2 emissions. The focus of energy conservation has started from building level and nowadays expands to district, city, region or national level. In this study, an overview, performed within the European project Sinfonia for preparation of a new district tool with focus on energy conservation, will be presented about existing district tools. Several aspects of the tools were included in the overview, such as focus, aim, analytical approach, methodology, geographical coverage, required input data, commercial/freeware, source code, language, tool status, organization/project developing the tool, and web link. The main components of energy district tools such as 3D geographical data, data for building features and properties, and simulation methods were also addressed.
Additionally, the issue of appropriate boundary conditions on urban energy analysis, such as user behaviour, will be discussed. A simulation study of a dwelling in various energy standards including different occupant scenarios was performed, and as a result, a formula was developed to estimate an equivalent heating reference temperature as a function of building envelope, living area, and outdoor temperature. Thus, the estimated equivalent heating reference temperature can be used as input in district energy simulations, instead of a constant set point value independent of the building.
The present study can serve as a basis for new or further development of tools trying to cover the gap and the limits of the existing ones.

Überblick über Distrikt-Tools in Europa für Energiebedarfsberechnungen - Vergleichsanalyse und Bedeutung einer äquivalenten Heizungsreferenztemperatur für die Simulation.
Der internationale Bausektor spielt eine Schlüsselrolle in der Energiepolitik für die Reduzierung der CO2-Emissionen. Waren die Energieeinsparmaßnahmen im Baubereich anfänglich noch auf Einzelgebäuden beschränkt, so hat sich der Fokus der Energieeinsparung heute auf Stadtquartiere, ganze Städten und Regionen bis auf nationale Ebene erweitert. In dieser Studie wird ein Überblick über heute bereits verfügbare Software-Tools zur Energie-Simulation auf Distrikt-Ebene vorgestellt, der im Rahmen des europäischen Projekts Sinfonia zur Vorbereitung eines neuen Distrikt-Tools mit Schwerpunkt Energieeinsparung durchgeführt wird. Mehrere Aspekte der Tools wurden in dieser Arbeit berücksichtigt, wie z.B. Fokus, Ziel, analytischer Ansatz, Methodik, geografische Abdeckung, erforderliche Eingabedaten, kommerzielle Tools bzw. Freeware, Verfügbarkeit des Quellcodes, Sprache, Status, Zugehörigkeit und Webseite. Die Hauptteile der District-Tools wie geographische 3D Daten, Daten für Gebäudeeigenschaften sowie Simulationsmethoden wurden ebenfalls adressiert.
Darüber hinaus wird der Einfluss der Randbedingungen, wie z.B. das Nutzerverhalten, für die städtische Energieanalyse diskutiert. Eine Simulationsstudie einer Wohnung in verschiedenen Energiestandards, einschließlich verschiedener Einsatzszenarien wurde durchgeführt und als Ergebnis eine Gleichung hergeleitet, um eine äquivalente Heizungsreferenztemperatur als Funktion der Gebäudehülle, des Wohnbereichs und der Außentemperatur zu bestimmen. Somit kann die berechnete äquivalente Heizreferenztemperatur als Eingabe für die Simulation von Stadtquartieren anstatt einer vom Gebäude unabhängigen konstanten Temperatur verwendet werden.
Diese Studie kann als Grundlage für die Neu- oder Weiterentwicklung von Simulationstools verwendet werden mit dem Ziel, die Lücken der bestehenden Tools zu schließen.