建筑能耗在社会总能耗中占有很大的比重,而空调能耗又是建筑能耗中的大户。目前大多数一次泵系统为定流量系统,运行时流经制冷机组的水流量不能跟随负荷的变化而改变,水泵始终按照设计流量全速运行。而空调系统在实际运行中,95%的时间内是处于部分负荷工况下的,因此水泵容量往往大于实际需要,空调系统的运行费用高居不下。因此降低空调水系统的输配电耗,对于降低空调系统的全年运行能耗具有重要意义。针对定流量系统设计及运行中常出现的问题,本文以一次泵变流量系统作为研究对象,将冷冻水系统和冷却水系统作为一个整体来研究。首先,对空调水系统采用一次泵变流量的可行性及节能性进行了分析,当冷冻水和冷却水流量在一定范围内变化时,机组的性能不会下降很多,是完全可行的,但冷却水变流量相对于冷冻水变流量对机组性能影响要更大一些。对比分析了制冷机组与水泵的能耗关系可知,水泵节能率随着负荷的降低而增加,水泵相对机组功率越大,节能性越好。同时阐述了一次泵变流量系统的设计要点、存在的问题及其解决措施,深入分析了用户侧和冷源侧的流量及温差变化不一致的原因,这是由表冷器和制冷机组的换热特性所决定的。本文提出采用干管压差旁通法来平衡用户侧和冷源侧的流量及温差不一致问题。其次,根据系统优化理论及优化步骤,结合一次泵变流量系统的工作原理,在满足舒适性和节能性的基础上建立了一次泵变流量水系统优化运行的数学模型,给出了模型的具体表达式、模型中各参数的辨识方法并进行了模型验证。选取冷冻水流量和冷却水流量作为优化控制变量,结合安全性等因素列出了约束条件。根据优化模型的特点,应用MATLAB软件通过编制基于GA的优化程序进行求解。利用本文所提出的优化方法可以确定一次泵变流量水系统优化运行的参数设定值,从而为空调系统在部分负荷下节能运行及提高空调系统的运行效率提供科学依据。最后,以某工程为例,利用本文所提出的优化运行控制策略的设计方法,将原有的空调水系统改造成一次泵变流量系统并进行优化计算,将改造前后的运行结果进行了对比分析,结果表明一次泵变流量系统虽使机组能耗有所增加,但是相对于水泵节约的能耗来说增加并不大,从而使系统性能COP_s比传统控制时增加,而且负荷率越低,增加越大。采用优化控制后,部分负荷下的大部分时间内冷冻水侧和冷却水侧的温差均能维持在5～6℃之间,最小温差也有3.5℃,空调系统保持在较大的温差状态下运行。在空调系统的实际运行中,对于每一个负荷率均存在着与之相应的最佳流量,只有让冷冻水和冷却水的流量处于最佳值,才能使系统性能COP_s达到最大。经变流量改造后,仅3个月水泵的节电率达到63.1%,水系统总能耗的节电率达到12.8%。当空调系统采用一次泵变流量设计方案时,应综合考虑水泵相对主机功率、主机变水量性能以及空调负荷特点等因素。本文以优化理论为基础,以空调水系统节能运行为目标,将GA引入到一次泵变流量系统的优化设计中,提出了一套适用于一次泵变流量系统优化运行的控制策略设计方法,对新建建筑和旧有建筑中空调系统的设计、节能改造及优化运行具有一定的参考和推广价值。