故障检测与诊断最早应用于航天、核能和自动化等领域，而在建筑空调领域中的研究起步较晚。经过近年的发展，空调系统故障检测与诊断研究已由设备环节逐渐发展到系统层面，国内外在该领域已取得一定成果，但是对运行可靠性和故障的征兆探测与预示却鲜有报道。本研究探索了空调系统运行可靠度的评价机制，研究了故障发生前的征兆探测方法以及故障预示技术，提出了突发故障的快速诊断和隔离方法，发展了基于运行可靠度评价的空调系统故障容错控制技术。首先，搭建了基于“舒适性-能耗”协同仿真的空调系统可靠度研究实验平台，分析了热舒适性和能耗与系统运行可靠度的关联，研究了传感器安装故障对空调系统运行可靠度的影响；其次，提出了控制完善度（Control Perfect Index, CPI）可靠度评估指标，建立了基于CPI指数的运行可靠度评估方法，并结合“舒适性-能耗”协同仿真构建了运行可靠度综合评价机制；然后，将实际控制器引入“舒适性-能耗”协同仿真平台，搭建了“硬件在环”实物控制器实验台，并开展了多类突发故障和渐变故障实验，提出了基于“减法聚类-双级BP神经网络”的突发故障快速隔离方法；之后，针对空调系统中的电气渐变故障和热力渐变故障，分别提出了基于“减法聚类-PCA”的电气故障征兆探测方法和基于“决策树-PCA”的热力故障征兆探测方法，模型中的SPE和T2统计量可以作为渐变故障的征兆，可以实现对微小故障的探测和故障征兆趋势的有效预示；最后，针对空调系统制冷剂泄漏故障，利用BP神经网络拓展了虚拟制冷剂充注量传感器模型，实现对微小故障的征兆探测，并以探测到的故障程度的和运行可靠度作为控制依据进行主动补偿，实现了基于运行可靠度评价的复合容错控制。本研究丰富了空调系统故障诊断的研究内容，解决了基于征兆探测的空调系统故障预示及其运行可靠度研究中的关键问题，对系统高效运行及节能具有促进作用，具有重要的实际意义和应用价值。 2100433B

运行可靠性下降会导致空调系统的实际能效降低，但领域内尚缺少运行可靠性的评价方法，而对故障前的征兆探测与故障预示也鲜有报道。本研究探索空调系统运行可靠度的评价机制，研究故障发生前的征兆探测方法、故障预示技术，发展基于运行可靠度评价的空调系统征兆预容错技术。首先，利用半/全实物实验台分析参数、故障与可靠性的关联特征。提出运行可靠度的概念，通过引入相对能耗与热舒适期望，确定了综合相对能耗与热舒适偏离的评价指标，建立了空调系统运行可靠度的评价模型。然后，提出不同时域-不同空间的方法，通过对微观窗口参数相关性的放大监视，实现对早期征兆的探测；通过对宏观窗口过程特征的跟踪分析，实现故障的预示；通过不同空间的指定元分析，完成多个突发故障的快速诊断与隔离。最后，利用运行可靠度评价模型，实现了基于最佳运行可靠度的复合型容错控制。本研究将丰富空调系统故障诊断的研究内容，对系统高效运行及节能具有促进作用。

空调系统运行性能的评估，是为了发现系统运行和控制中存在的问题及挖掘改进的潜力。本研究从对能流进行控制完善分析的角度出发，探索以理想运行水平为基准、控制完善度为指标的评估准则，构建空调系统运行性能的通用评估方法。本研究在运行参数关联分析的基础上，通过建立空调系统能流层次递阶模型，抽象出表征系统运行共性的能流特征，通过对能流生产前沿面的分析，确定系统的理想运行水平，提出控制完善度评价指标，建立基于系统能流控制完善分析的通用评估模型，在分析控制与能流协同性的基础上，以理想运行水平为基准，从评价潜力的角度定量评价空调系统的运行水平。同时，基于生产成本和产品质量的关系，从能流成本角度量化舒适性和空气品质对运行水平的影响，建立空调系统综合评估方法。本研究将对能流的控制完善分析引入空调系统运行性能评估中，结合系统生产前沿面理论，创新地提出控制完善度这一评估指标，为空调系统运行性能评估提供新的途径。

在建筑空调系统的实际运行过程中，空调系统的运行效率受到运行控制策略和设备匹配程度等诸多因素影响。为了发现空调系统在运行过程中存在的问题，揭示其节能潜力，并有针对性地给出优化措施，本研究项目基于能流分析，提出了空调系统运行性能评估方法。 研究项目主要获得了四方面的成果：第一，建立了空调系统热物理仿真模型并对其进行了验证，在该模型的基础上，分析出了空调系统物理结构的能流抽象特征并对其进行了解耦，进而构建出空调系统的能流层次递阶模型。第二，基于空调系统能流层次递阶模型，分析部件及子系统的能流阻，提出了空调系统的新评估基准“条件理想运行状态”和“理想运行状态”，确立了以“找差距”替代当前的“提高率”的空调系统评估准则。第三，提出了新的空调系统评估指标“控制完善度”，在该指标的基础上构建了空调系统运行与控制水平评估方法，并进一步发展出了空调系统的运行和控制水平多层面评估及其协调性分析方法，反映出空调系统实际控制条件下真实的运行和控制水平，并辨识出各个运行工况和不同控制策略下空调系统所需重点优化的方向。第四，建立了基于能流与舒适性关系的空调系统综合评估方法，从生产成本与产品质量关系的角度，反映出舒适性产品质量差异对空调系统运行水平的影响。 本研究构建了基于能流分析的空调系统运行潜力评估指标与方法，创新性地提出了基于“控制完善度”为指标的空调系统运行水平的评估方法，开拓了空调系统评估领域的研究内容和方法，揭示出了空调系统运行控制的节能潜力，有助于解决当前空调系统运行评估基准不统一、多个建筑空调系统运行水平无法直接比较等问题。该评估方法为空调系统控制的优化提供了理论分析方法，对空调系统的节能具有理论指导意义和实际应用价值。 2100433B