本研究聚焦于加拿大住宅建筑中分區與集中式空調系統的能效對比，重點考察 airflow network（AFN）模型與單區模型在建筑氣流模擬中的精度差異及其對系統性能評估的影響。通過構建四套建筑能耗模擬（BES）模型，涵蓋非分區與分區兩種空調系統配置，并分別采用單區AIM-2模型和AFN模型進行計算，研究覆蓋加拿大六個氣候區域，形成24種模擬場景。

研究背景顯示，傳統集中式空調系統（CAV）依賴單一控制點，難以應對建筑內溫度分布不均的問題。而分區系統通過獨立控制策略提升能效，但現有研究多采用簡化模型評估其性能，可能存在誤差累積。例如，Sookoor等（2008）通過分區控制使能耗降低20%，但未考慮建筑間氣流交互；Hesaraki等（2012）在瑞典建筑中發現VAV系統節能10%，卻忽略機械通風對氣流分布的影響。這些研究均存在模型簡化導致的預測偏差問題。

核心方法論創新體現在雙模型架構的構建：在TRNSYS平臺中，非分區系統采用單區AIM-2模型進行氣流模擬，該模型通過改進的 infiltration計算方法，首次在TRNSYS中實現機械通風與自然滲透的耦合作用；分區系統則集成AFN模型，通過節點-連接式網絡精確模擬各分區氣流交換。特別開發的Type 2810模塊驗證了AIM-2模型在機械通風場景下的準確性，其與ESP-r的對比誤差控制在±2%以內。

研究結果表明，模型選擇對能效評估具有顯著影響：在非分區系統中，單區模型（AIM-2）全年總能耗預測值較AFN模型低0.4%-4%，顯示其存在系統性低估；而在分區系統中，單區模型高估節能效果達8%-12%。更關鍵的是，當使用AIM-2評估分區系統的相對節能時，誤差可擴大至16%。這種偏差源于單區模型無法捕捉機械通風導致的建筑內部氣流重組效應，例如當分區系統運行時，回風溫度變化可能引發相鄰區域氣流循環，這種現象在單區模型中被簡化為固定參數。

氣候區域差異對模型表現產生顯著影響。在寒冷氣候區（如Region 1和2），AFN模型能更準確反映冬季供暖工況下的氣流滲透特征，尤其是當建筑存在較大熱壓差時，AFN模型預測的送風溫度波動幅度比單區模型更接近實測數據。而在溫和多雨區域（如Region 5和6），自然通風與機械系統的耦合效應更顯著，AFN模型通過動態計算各分區壓力梯度，有效模擬了夏季夜間通風工況下的氣流路徑變化，使能耗預測誤差降低至±1.5%以內。

模型驗證采用標準測試案例，包括單層和多層住宅建筑。在單層建筑中，AFN模型對夏季空調負荷的預測誤差不超過3%，而單區模型因忽略橫向氣流交換，誤差可達8%-12%。對于具有復雜平面布局的多層建筑，AFN模型通過構建包含36個氣流節點的網絡模型，成功模擬了機械通風系統產生的"渦旋效應"，使垂直溫差預測精度提升40%以上。

研究特別揭示了機械通風對建筑氣流的影響機制。當分區系統運行時，各獨立控制區會形成局部壓力差，促使未達標區域產生反向氣流。這種動態平衡過程在單區模型中被簡化為固定 infiltration率，導致全年能耗計算中產生系統性偏差。例如在Region 3（中溫區），單區模型將夜間自然通風量低估15%，而AFN模型通過實時計算各分區壓力差，準確捕捉到17%的夜間換氣增量，使整體能耗預測更接近實際情況。

經濟性分析顯示，模型誤差可能導致設備選型偏差。在非分區系統中，AIM-2模型預測的空調負荷比實際值低5%-8%，可能引發系統容量設計不足。而分區系統的能效優勢被單區模型高估12%-16%，可能造成過度依賴分區控制的決策失誤。研究建議在設備選型階段，應結合AFN模型進行至少兩個氣候區域的驗證計算，以確保系統容量與建筑實際氣流特性匹配。

該研究對建筑能耗模擬具有重要指導意義：首先證實AFN模型在加拿大氣候條件下的適用性，其溫度預測誤差穩定在±3%以內，優于單區模型的±8%誤差；其次揭示了分區系統節能潛力評估的敏感因素，包括建筑平面布局、通風系統類型和氣候區差異；最后建立了誤差傳遞模型，定量分析了氣流模型選擇對能效評估的影響程度。研究提出的雙模型驗證框架，為后續建筑系統優化提供了可靠的技術路徑。

未來研究方向可聚焦于模型參數的動態優化。當前研究顯示，AFN模型對建筑密封性的敏感度較高，當滲透率變化±15%時，能耗預測誤差可達±6%。建議開發自適應參數調節算法，將實測數據與模型預測誤差關聯，實現模型參數的實時校準。此外，研究未涉及極端氣候條件下的模型表現，建議在冬季嚴寒區（如Region 1）和夏季濕熱區（如Region 5）開展對比試驗，完善模型在不同氣候邊界條件下的適用性。