随着人们经济水平的不断提高和对环境质量要求的不断提升，暖通空调系统在各类建筑以及生产生活部门中的使用越来越广。在集中空调系统的能耗中，冷水机组的能耗是最主要的部分，冷水机组的运行状况直接影响空调系统的能耗。当冷水机组发生故障以后，性能降低、能耗增加、安全性降低，并且影响建筑室内环境的热舒适性。因此，有必要对冷水机组进行性能监控、故障检测与诊断，保持冷水机组处于正常高效的运行状态以及预防冷水机组故障的产生。本文采用半物理模型，选取冷冻水出水温度、冷却水回水温度、机组负荷率作为三个回归变量，经过对数据进行预处理，选取稳态无故障数据建立离心式制冷机组回归模型。选取冷冻水进出水温差、冷却水进出水温差、润滑油温度、冷凝温度、冷凝逼近温度五个特性参数，挑选冷冻水流量减少、冷却水流量减少、润滑油过多、制冷剂充注过多、制冷剂泄漏以及冷凝器结垢六个故障用于进行策略的研究。经过对各个特性参数的实际测量值和回归模型预测值进行比较，得到各个特性参数的残差和阈值，进而得到每个参数对应的相对敏感性参数，分析各个故障下各个特性参数的相对敏感性参数的变化大小，得出各个故障所对应的最敏感性参数，也就是当该故障发生时其所对应的最敏感特性参数是变化最大的，在此基础上制定故障检测和诊断分类器，用于对这六种故障进行在线故障检测和诊断。故障检测和诊断流程主要包括，数据的预处理、回归模型的建立、特性参数敏感性的产生和故障诊断分类器四个部分。基于敏感性特性参数的故障检测和诊断策略得到了ASHRAE RP-1043项目的无故障测试数据和故障测试数据的验证，并在香港某大楼真实空调系统中进行了验证和应用，并采用VB(Visual Basic)语言开发了冷水机组性能诊断软件。