空调系统末端设备的选型主观性较强,高度依赖设计人员的经验。在使用过程中,一方面,空调设计参数的改变与负荷工况的变化会导致空调末端偏离其设计工况,造成极大的能源浪费。另一方面,中央空调系统末端的优化设计存在巨大的问题,传统优化算法不能适应于多变量高维度的末端优化问题。故探究热湿负荷与末端性能参数对中央空调系统运行的影响机理,寻求合理的空调末端选型优化方法,对解决中央空调冷冻水系统高效运行问题具有良好的理论价值和研究意义。本文以典型的冷冻水管网系统为研究对象,构建末端设备的热力模型与同程管网的水力模型,探究空调各设计参数对中央空调系统末端设计选型及中央空调系统运行特性的影响,并通过蒙特卡洛概率生成模型,模拟末端热湿负荷与末端设备设计选型的随机性,研究负荷与末端设计选型的随机波动对中央空调系统能效特性的影响。研究结果为探索热湿负荷及设备选型随机性约束下的优化控制策略提供理论指导。对末端设计选型进行能效特性分析可得末端选型匹配的基本规律,在此规律的基础上,以能源利用效率为目标函数,通过随机走步变步长的近似优化方法,建立中央空调系统末端优化模型,并探究不同设计参数对优化算法的影响。针对负荷的随机性,提出次优理论,以次优解群中概率密度最高的末端选型作为次优解,获得对不同负荷适应性最好的末端选型,通过反向验算与实际验算证明次优方法的有效性。在考虑全年负荷的情况下,以广州某办公室为例,通过De ST软件模拟建筑实际全年负荷,并统计多种典型负荷工况,使用近似优化方法并分析其优化机理。结果表明,随机走步的近似优化算法和次优理论可以提高中央空调冷冻水系统能源利用效率以及对随机负荷的适应性。在考虑全年负荷的条件下,优化算法对末端选型也具有一定的优化效果。本方法为设计人员末端选型提供理论指导,对末端的选型优化有重要作用。本文还开发一种空调系统缩尺实验平台,对中央空调系统进行仿真模拟,为中央空调系统的设计和控制策略优化提供有效数据支持。