气候变化对建筑物的能源性能构成了重大挑战，尤其是在加拿大，那里多样的气候区和极端天气条件加剧了这些影响。全球气温上升和日益不可预测的天气模式要求建筑物能源系统不断发展，以保持效率和韧性。了解气候变化的潜在影响有助于研究人员和政策制定者评估未来天气情景及其对建筑能源性能的影响。当前研究表明，由于冬季气温变暖，加拿大的供暖需求可能会下降，而随着夏季气温升高，制冷需求预计将大幅增加[1]。这些能源消费模式的变化将影响能源系统的设计、保温策略以及可再生能源技术在加拿大建筑中的整合。此外，极端天气事件（如长时间的热浪和严重的寒潮）对能源基础设施提出了额外挑战，突显了主动规划和适应性策略的必要性。本研究旨在为酒店行业如何有效应对与气候相关的挑战提供关键见解，确保能源实践与未来的气候现实保持一致。
建筑物的能源消耗在制定有效的能源政策和促进向可持续能源系统转型中起着关键作用。加拿大政府的一个关键目标是通过创新计划和政策提高全国能源效率，支持低碳经济，减少总体能源消耗，并减缓温室气体（GHG）排放[2]。零排放建筑（ZEB）战略的目标是到2050年所有新建筑的净零排放，重点推广低碳技术。包括省级和市级能效计划及碳定价机制在内的补充措施为整个行业提供了减排激励。这些措施旨在到2030年将建筑物的温室气体排放减少约40%，并到2050年实现完全消除，从而推进加拿大的气候目标并促进可持续未来[3]。净零能耗建筑（NZEBs）通过采用低能耗技术和被动设计策略来提高室内环境质量，同时最小化能源使用。最近的研究集中在识别影响建筑效率的关键设计要素上，特别是在追求低能耗或零能耗结构方面。
建筑围护结构是决定能源性能的基本因素，因为它调节室内和室外环境之间的热交换。它与供暖、通风和空调（HVAC）系统以及外部气候条件的相互作用共同决定了维持热舒适度的能源需求。因此，全面了解围护结构的性能对于分析气候变异性与能源效率之间的关系至关重要。
先前的研究已经探讨了气候变化对建筑能源性能的影响。例如，Crawley [4]评估了气候变化和城市化对建筑能源消耗的综合影响，而Wilde等人[5]探讨了在变化的气候条件下预测热性能的不确定性。Shen等人[6]指出现有可再生能源系统在实现净零能耗目标方面的脆弱性。其他研究还关注了特定方面，如办公建筑的能源需求[7]以及极端天气事件对系统设计和运行的影响[8]。最近的研究将未来天气数据与城市能源模型相结合，以评估住宅建筑在不断变化的气候条件下的性能[9]。创新解决方案包括优化接近零能耗建筑的可再生能源系统[10]，以及应用多标准决策工具来改进立面设计[11]。结合能源模拟和生命周期评估（LCA）的综合方法已被证明在评估NZEBs的运行和固有能源方面非常有效[12]。Ghorab [13]进行了全面的研究，旨在优化智能能源系统，以最小化加拿大社区建筑的经济和环境影响。多目标优化也被应用于增强混合可再生能源三联产系统[14]和优化传统及混合网络能源系统[15]。总体而言，这些研究为减少建筑行业的能源成本和缓解环境影响提供了宝贵的见解。
气候变化是一个全球性挑战，显著影响了商业建筑的能源效率。Lu等人[16]研究了其在美国西部和加拿大住宅及商业建筑中的能源消耗和峰值负荷的影响，强调了应对温度波动和城市地区制冷需求的重要性。同样，Jafarpur等人[17]研究了气候变化对加拿大办公楼能源需求和热舒适度的影响，强调了采取适应性措施以维持效率和居住者舒适度的必要性。Pérez-Lombard等人[18]对建筑能源消耗进行了全面回顾，强调了了解使用模式以提高效率的重要性。Lee等人[19]分析了韩国首尔不同类型建筑的能源趋势，强调了自下而上建模方法的相关性。Rey-Hernández等人[20]模拟了长期气候变化对零能耗建筑和二氧化碳排放的影响，强调了能源效率和可再生能源技术的关键作用。这些发现共同强调了采取可持续实践以减轻气候变化对建筑能源使用影响的重要性。
总体而言，气候变化对提高商业建筑的能源效率带来了重大挑战。北美地区的住宅和商业建筑对初级能源消耗和碳排放贡献巨大，加剧了气候变化[21]。提高效率的努力包括改造计划和先进技术，如带有半透明太阳能电池的建筑集成光伏（BIPV）窗户[17,21,22]和集成地热系统[23, [24], [25]]。中国和马来西亚的区域性研究进一步探讨了能源需求情景[26,27]。文献强调需要修订能源法规以适应负荷变化，因为温暖的气候会导致制冷需求增加，而寒冷地区则减少供暖需求[28]。这些发现突显了适应性政策和创新技术对未来建筑韧性的重要性。
在加拿大，多样的气候区和极端的季节性变化（包括严寒的冬季和严重的夏季热浪）加剧了气候变化对建筑能源性能的影响。预测这些变化使研究人员和政策制定者能够评估未来情景及其对能源需求、热舒适度和可再生能源系统性能的影响。虽然预计随着冬季气温变暖，供暖需求会下降，但由于夏季气温升高，制冷需求将显著增加。这些变化将显著影响加拿大建筑物的能源系统设计、保温策略和可再生能源技术的采用。
除了可再生能源系统外，热能存储（TES）为提高酒店建筑的灵活性和运营韧性提供了关键策略。TES允许在需求较低的时期储存多余的热能，并在高峰负荷期间释放，从而减轻供暖和制冷系统的负担并提高效率。最近的研究通过实验测试、设计优化和人工神经网络（ANN）建模改进了潜热存储系统的充放电性能[29, [30], [31]]。
人为引起的气候变化主要由于温室气体排放的增加，自1948年以来使加拿大的年平均气温上升了超过1.7°C[32,33]。气候预测依赖于结合大气、海洋和陆地相互作用的模型，人类排放在其中起着决定性作用[34]。政府间气候变化专门委员会（IPCC）第五次评估报告（AR5）引入了代表性浓度路径（RCPs），包括RCP2.6（低排放）、RCP4.5（中等排放）和RCP8.5（高排放），模拟了在不同排放轨迹下的气候响应[32]（图1）。为了补充RCPs，共享社会经济路径（SSPs）整合了社会经济动态，形成了如SSP1-2.6、SSP2-4.5、SSP3-7.0和SSP4-8.5等组合情景。SSP1-2.6设想了一个低排放和全球合作的可持续未来，目标是将升温限制在1.5–2.0°C以内。SSP2-4.5代表了一个平衡的情景，具有适度的政策和技术进步，预计升温为2.5–3.0°C。SSP3-7.0代表了一个依赖化石燃料的破碎全球情景，可能导致到2100年气温上升约3.5°C。相比之下，SSP4-8.5反映了不足的气候行动和明显的社会经济不平等，可能导致本世纪末升温超过4.0°C。
尽管关于气候变化下建筑能源性能的研究很多，但仍存在显著差距。高入住率和连续运行的酒店建筑很少被分析，来自住宅或办公建筑类型的发现无法捕捉到它们的复杂负荷特征。像加拿大气候区6这样的寒冷气候地区缺乏本地化评估，特别是渥太华，该地区具有独特的天气和能源基础设施。此外，大多数研究仅关注单一技术，如热泵，而忽略了集成可再生能源系统。为了填补这些空白，本研究首次全面评估了在多种RCP情景下结合能量桩系统（EPS）和水-水热泵（WWHPs）的混合地热配置在酒店建筑中的应用。通过动态模拟，量化了能源使用、峰值负荷和温室气体排放，为韧性设计提供了前瞻性框架。该工作的新颖之处在于其全面的系统分析、针对性的类型和地点，以及双重影响评估——节能和减排，支持寒冷气候下酒店基础设施的适应性策略和严格的脱碳目标。
