虽然世界各国已制定各项政策并广泛开展研究来降低建筑能耗,但效果并不十分理想。暖通空调能耗在建筑能耗中占比很高,其中很大一部分由性能下降、不良运行状态或故障引起。本文基于Modelica多领域建模语言,选取合适模型库,对冷水机组的各重要部件进行测试,并连接组成冷水机组系统模型。稳态模拟中,系统显示出良好性能。进而根据自动控制原理,应用四种不同的控制策略(无控制策略、膨胀阀独立控制、压缩机独立控制和协同控制),参考冷水机组常见故障调查,选取四种不同故障(冷却水流量减小、冷冻水流量减小、冷却塔失效及空气处理组件(AHU)风扇故障),分别在不同控制策略下对不同故障分等级进行动态模拟,对结果进行分析研究,并将部分结果与ASHRAE 1043-RP研究项目中的实验数据进行对比。结果显示,冷却水流量减少及冷却塔失效会引起冷凝器散热效率下降,冷凝压力升高,压缩机功率明显升高,COP随之下降。冷冻水流量减少及空气处理组件风扇故障会引起蒸发量变小,蒸发压力降低,COP降低。不同控制策略对冷水机组性能影响显著,无控制策略下,有利于分析不同故障中系统参数的变化原因,但系统并不稳定。膨胀阀独立控制下,可通过调节制冷剂流量实现效率小范围优化,并避免压缩机重大故障,但无法大幅调整功率,提高效率。压缩机独立控制下,通过调节压缩机转数,使冷冻水出口温度稳定于设置点,在一定情况下有效改变系统效率,但系统中气液分离器影响稳定性并增加成本。协同控制下,膨胀阀和压缩机控制策略的优点被结合起来,既能调节膨胀阀开度控制蒸发器出口过热,又能调节压缩机转数维持冷冻水出口温度,系统中可省去气液分离器。协同控制使系统更加稳定,效率提升明显,在各种故障中均有良好的表现,应在实际中广泛应用。与ASHRAE 1043-RP实验结果的对比显示,对于冷却水流量减少故障,本文模型与实验结果在大部分重要参数的变化趋势及程度上有着高度的一致性。对于冷冻水流量减少故障,本文模型的控制系统相比实验结果有着更优越的表现,可有效避免不必要的能量浪费。对比结果证实了该冷水机组及控制系统的可靠及高效性,该模型可在研究及工业领域进一步应用。本文研究为冷水机组的性能分析、控制系统设计及故障探测诊断技术的测试搭建了模拟平台,有助于优化冷水机组的设计及运行,降低暖通空调系统能耗,实现建筑节能。