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暖通空调系统经常会出现由于设备老化、自然磨损、设计不合理、调控不合理或维护不够而导致的故障,造成系统运行效率和室内空气品质下降。空调系统故障一般分为硬故障和软故障,硬故障指使设备仪表等无法运行、完全失效的故障,软故障即性能故障,是指使设备仪表等性能逐渐下降、部分失效的故障。性能故障一般是逐渐产生的,不易被察觉,但其对系统性能的影响是长期的,危害较大。因此,研究空调系统性能故障的诊断评价,对保持系统高效节能运行、降低运行维护成本具有重要意义。本文基于美国采暖、制冷与空调工程师学会1043号研究项目(ASHRAE 1043-RP)数据,建立基于特征识别的空调系统仿真模型,利用该模型研究了冷水机组性能故障和输配系统性能故障的诊断方法,实现了在无需获得空调系统各设备结构参数和海量实测数据的条件下,利用少量实测数据,便可建立空调系统性能故障诊断模型,实现冷水机组和输配系统性能故障的检测与诊断,最后利用某项目空调系统实测数据验证了所建立性能故障诊断模型的准确性和可靠性。论文主要工作如下:(1)建立基于特征识别的空调系统仿真模型。本文对组成空调系统的各部件进行深入机理分析,通过理论分析与推导,将各部件未知结构参数集总形成特征参数,并利用少量实测数据求取特征参数,建立了一种基于特征识别的中央空调系统仿真模型,该模型无需结构参数、通用性好、仿真精度较高,可适用于空调系统性能故障检测诊断。(2)提出基于特征识别模型的冷水机组性能故障诊断策略。基于特征识别模型研究了冷水机组在故障下各性能指标的偏离程度和偏离趋势,分析故障对各指标的影响机理,利用箱线图研究不同工况下诊断指标偏离程度的分布情况,由此确定出物理意义明确、诊断正确率高的故障判定规则表和故障判定策略,形成基于特征识别模型的冷水机组故障检测与诊断流程,并利用ASHRAE 1043-RP故障数据验证了所提出的故障诊断策略具有较高的诊断成功率,在达到故障等级3后诊断成功率可达88%-100%。研究了冷水机组性能指标(制冷量或COP)随主要诊断指标的整体分布情况,确定出机组在一定程度性能衰减时各诊断指标的偏离程度,作为冷水机组故障诊断指标的阈值。(3)提出基于特征识别模型和模式搜索优化算法的中央空调输配系统性能故障诊断策略。结合模式搜索优化算法和空调系统仿真模型进行空调系统运行工况寻优,对比当前运行工况和最优工况的冷冻水、冷却水流量及系统综合效率COPs,诊断输配系统流量不匹配的性能故障,研究发现,在典型工况下,通过输配系统性能故障诊断并及时调节输配系统排除该性能故障,可使系统COPs提升10%以上。(4)利用所提出的空调系统性能故障诊断方法诊断某实际中央空调系统冷水机组和输配系统存在的性能故障,验证了该方法在实际空调系统性能故障诊断中的有效性。