在智能建筑HVAC系统中，单元故障对空调的节能和舒适性影响较大。分析发现，HVAC系统故障检测有四个难点问题（参数漂移、多种模式、渐变故障和既有故障），传统的故障检测方法难以解决这些问题。本文对已有的HVAC系统故障检测方法进行了阐述和比较，针对HVAC系统特点和故障检测难点，提出了一种新型的故障检测方法。本文以HVAC系统三通阀的故障检测为例，根据实验测得的真实数据，采用Eviews软件分析建立了单个模式下三通阀的滑动自回归模型。在考虑到HVAC系统存在多种运行模式且各种模式可以相互转换的情况下，建立了三通阀的运行马尔科夫跳变系统模型。因为HVAC系统存在多种确定且可以相互转换的运行模式，所以选用IMM滤波。通过Matlab编程实现了对测量数据的IMM滤波，从而得到各个单元的滑动自回归参数。利用这些参数进行故障检测可以有效避免外界环境变化对故障检测效果的影响。对相似单元的滑动自回归参数进行处理，可以得到相似单元的参数统计特性。根据参数统计特性可以检测出是否有一个或多个单元发生故障。文中对多种常用的假设检验的方法进行了比较，并选定残差卡方检验作为故障检测的主体方法。通过Matlab编程实现了对具体故障的检测。采用ROC曲线对故障检测效果进行分析。仿真结果表明，文中提出的故障检测方法在考虑到模式切换、参数漂移及系统噪声的情况下，能有效地检测出系统的突发故障、渐变故障和既有故障。且参与故障检测的相似单元数、检测窗口大小及阈值的选择都会影响故障检测的效果。