大型中央空调系统属于典型的多变量、非线性、强耦合、大滞后系统,随着建筑规模的不断扩大,与之相匹配的冷冻水管网拓扑结构也愈加复杂多样。冷冻水系统设计选型与实际运行负荷的不匹配导致空调系统长时间处于部分负荷运行状态,系统运行效率低,运行能耗偏高。因此在保证末端用户舒适性的前提下,考虑空调管网各节点负荷随机分布特性,探寻中央空调冷冻水系统能效优化方法及其影响机理,对解决冷冻水系统节能运行与优化设计技术问题有一定的指导意义。本文研究随机负荷约束下冷冻水系统能效特性优化及其影响机理,构建了风机盘管系统热力计算模型与混合管网水力计算模型,研究变负荷工况下冷冻水系统各支路末端与管网耦合运行特性,采用基于次优控制理论的随机走步+寻优面域划分的次优计算方法构建冷冻水系统能效优化模型,提出冷冻水系统全局能效评价指标——管网能源利用效率,分析不同负荷分布类型下,管网各类型管段管径取值分布对系统能效特性的影响,以对各负荷分布类型均有一定适应性的次优设计管网为落地目标,结果表明,次优计算方法应用于中央空调冷冻水系统能效特性优化有良好的优化效果,优化计算自变量初始值的改变对优化计算结果的影响在5%以内,优化计算结果稳定。优化设计管网与传统设计相比管网初投资费用增加,年运行费用减少,管网年折算费用降低,在各负荷工况下相较于传统管网设计方法,优化设计管网系统能效均有一定程度的提升,管网能源利用效率提升的最大最小值分别为4.6%、1.6%。探寻管网各类型管段管径取值对随机负荷的敏感性以及包括管网规模、冷冻水进水温度与系统实际运行生命周期对系统全局能效特性的影响,结果表明在末端负荷及室外环境参数不变的前提下,随着管网规模的增加,管网能源利用效率降低,管网规模越大,优化设计管网能源利用效率提升的越明显,各管网规模工况优化设计与传统设计管网能源利用效率差值最大最小值为1.92%、0.17%;在回水温度不变时,冷冻水进水温度越高,管网能源利用效率越低,随着冷冻水温度的增加,优化设计与传统设计管网能源利用效率差值从0.76%增加至6.72%;随着管网实际运行年限增加,管网能源利用效率逐渐增大,优化设计与传统设计管网能源利用效率差值随管网实际运行年限的增加从0.18%增加至1.97%,管网实际运行年限越大,优化设计管网能源利用效率提升的越明显。