随着世界经济与科技的高速发展,人类对能源的需求不断增加,全球能源供求失衡的现象越发严重。以大型公共建筑为例的各类高大空间建筑由于其复杂的物理结构与使用特性,一直以来都是建筑中的“耗能大户”,而其建筑总能耗中空调系统能耗占比较大,因此多年来对该类建筑空调系统能耗的研究与探索引起了国内外学者的广泛关注。EnergyPlus作为一款功能全面的能耗模拟软件,采用了负荷、系统、设备三大模块集成同步求解的方法,使计算结果更为精确;且该软件内含处理温度分层的单元模块,在高大空间建筑能耗模拟方面具有一定优势。因此,本文将以我校大空间工程实训中心为原型,以其数控机床实验区为对象,选用EnergyPlus能耗模拟软件建立其建筑能耗仿真模型,结合实验研究对所建模型进行对比验证与分析研究。本文首先使用SketchUp建立目标建筑的三维几何模型,并结合EnergyPlus基础模块实现实验条件下地源热泵与空气源热泵的联合与独立运行。使用单Zone和双Zone两种方式,将整个空间作为整体或分割考虑;同时使用Room Air模块中无量纲高度-温度模式(Room Air:Temperature Pattern:Nondimensional height)的表达形式对该建筑室内垂直温度分布进行描述,以实现建立考虑温度梯度的大空间建筑能耗仿真模型的目标。通过对目标建筑冬夏季典型工况的现场实测,整合实验过程中采集的相关数据,将其作为能耗仿真模型边界条件的输入依据及后续对比验证的参考依据。结合仿真模型的模拟输出结果,通过与实验数据的对比验证:冬夏季典型工况下四日室内逐时空气温度模拟值与实验值的最大误差均在1℃之内;冬夏两季4个典型实验工况下,单zone与双zone模型的逐时(冷/热)负荷模拟值与实验值之间的平均误差不超过15%,冬夏两季典型工况的实验逐时(冷/热)负荷与模拟(冷/热)负荷在运行时间内基本保持相同趋势,在模拟中两种建模方式均能较好地满足验证要求。由于实验过程中存在冷量运输热损失与送风系统漏风情况,在系统制热与制冷系数方面实验结果与软件同步集成运算原理下的模拟结果存在一定差异,故基于该现象对制冷与制热量进行修正。故本文通过模拟与实验的对比验证,基本说明了所建能耗仿真模型的准确性。下文在模型验证的基础上,探讨了Room Air温度分层描述对冬夏季典型工况负荷验证的影响。得出:夏季工况模拟中使用Room Air的能耗仿真模型其输出冷负荷模拟值结果相对较小,两种情况下冷负荷模拟值与实验值之间的误差接近;而冬季工况模拟中使用Room Air的能耗仿真模型输出热负荷略高于未使用情况,与热负荷实验值之间的误差略小于未使用情况。因此考虑垂直温度分布的影响有利于冬夏两季负荷的模拟预测。此外,本文使用EnergyPlus的理想负荷系统模型,结合双Zone与三Zone模型两种建模方法,参考传统高大空间建筑分层空调负荷计算方法,并以该模型的计算结果探讨了冬夏两季典型工况下转化为空调系统总负荷的非空调区负荷占比。同时以上述模型为基础,就屋顶传热系数对非空调区负荷的影响进行了探讨,发现:双Zone模型中,当室内温度设计参数不变时,非空调区负荷与屋顶传热系数之间存在正比关系,且室外气象条件对非空调区负荷有明显影响;三Zone模型中,屋顶传热系数的变化主要影响顶部热滞留区负荷,其影响规律与双Zone模型规律相似。另选取夏季典型工况,结合双Zone与三Zone模型探讨了使用Zone Mixing表达空调区域非空调区(三Zone模型为中部对流区)之间空气流动与混合的合理值。并在此基础上简要分析了不同混合量取值时混合对流负荷在空调送风负荷中的占比变化规律。