Building energy models and assessment systems at the district and city scales: a review

Understanding how and why cities and the urban fabric contribute to energy consumption and greenhouse gas (GHG) emissions is a crucial issue regarding climate change and resource scarcity. A critical review is presented of the calculation tools, models, and assessment systems that deal with energy consumption and GHG emissions from buildings at the district and city scales. The review encompasses international assessment systems and technical models developed in Japan, North America and Europe. The relationships and connections between policy and research within these systems are examined. Chronic systemic failures are highlighted that should be addressed rapidly in the research agenda. The negative impacts are considered in terms of the operational potential due to the use of rough aggregation methods. The analysis emphasizes the need for more systemic, multi-scale and transverse approaches to deal with the intrinsic complexity of the urban fabric. Four intervention points for urban efficiency are proposed: urban morphology, buildings' efficiency, systems' efficiency and individual behaviours. Harnessing all of these would improve the potential of models and assessment systems. Combining these urban efficiencies would have a multiplier effect in terms of actual outcomes in reducing energy consumption. Comprendre comment et pourquoi les villes et le tissu urbain contribuent à la consommation énergétique et aux émissions de gaz à effet de serre (GES) est un problème crucial en matière de changement climatique et de pénurie des ressources. Il est présenté un examen critique des outils de calcul, des modèles et des systèmes d'évaluation qui traitent de la consommation énergétique et des émissions de GES des bâtiments à l'échelle du quartier et à celle de la ville. Cet examen englobe les systèmes d'évaluation et les modèles techniques internationaux élaborés au Japon, en Amérique du Nord et en Europe. Les relations et les liens entre politique et recherche au sein de ces systèmes sont examinés. Sont mises en évidence les défaillances systémiques chroniques auxquelles il devrait être rapidement remédié dans le programme de recherche. Les incidences négatives sont envisagées du point de vue du potentiel opérationnel en raison de l'utilisation de méthodes approximatives d'agrégation. L'analyse met l'accent sur le besoin d'approches plus systémiques, multi-échelles et transversales pour gérer la complexité intrinsèque du tissu urbain. Quatre points d'intervention sont proposés pour l'efficacité urbaine : la morphologie urbaine, l'efficacité des bâtiments, l'efficacité des systèmes et les comportements individuels. Maîtriser tous ces éléments améliorerait le potentiel des modèles et des systèmes d'évaluation. La combinaison de ces efficacités urbaines aurait un effet multiplicateur en termes de résultats effectifs dans la réduction de la consommation énergétique. Mots clés: système d'évaluation, bâtiments, échelle de la ville, échelle du quartier, modèle énergétique, programme de recherche