空调系统在为人们营造舒适环境的同时也带来了能耗问题,如何既满足人们舒适的要求,又最大限度地节约能源,已成为人们关注的重点,空调系统优化控制即可以解决这个问题。水系统是空调最大的能耗子系统,本文从系统工程角度出发,以水系统能耗最小为优化目标,建立空调水系统优化控制模型。本文以地源热泵空调系统中的水系统为研究对象,在设备能耗模型及其参数估计、冷负荷预测模型、水系统优化模型和模型求解方法等方面进行了研究。主要研究工作如下：首先,在分析水系统设备能耗特性的基础上,对前人提出的设备模型做简化处理和改进,给出了冷水机组、冷冻水泵和冷却水泵的能耗数学模型,并利用遗忘因子最小二乘法辨识模型参数,为建立水系统优化控制模型奠定基础。其次,分析空调末端冷负荷的影响因素,采用BP神经网络建立冷负荷逐时预测模型,包括周一、周二-周五和周末预测模型。以济南某公司地源热泵空调系统2013年数据验证分析模型,预测误差基本服从正态分布N(-0.47,5.662),预测绝对误差小于17 kW·h的概率不小于99%,误差在实际项目可接受范围内。再次,分析并确定水系统优化控制模型的物理约束和设备间约束,以水系统能耗最小为目标函数,确定水系统节能优化控制模型。考虑水系统设备参数的时变性,给出了参数自适应的方法。采用交叉熵优化算法求解水系统节能优化模型。仍以济南某公司的地源热泵空调系统进行实例分析,结果表明,采用节能优化控制模型可以有效地减少空调系统能耗。最后,设计水系统协调控制器以便监控系统运行状况以及优化控制策略的实际应用,主要包括系统整体框架设计、硬件和软件设计以及WEB应用程序设计,为实现理论到应用的转化奠定了基础。