空調(diào)系統(tǒng)冷熱源優(yōu)選方案選擇的初步探討

馬 洪

（中鐵城建集團(tuán)有限公司第三工程有限公司，黑龍江 哈爾濱 150000）

空調(diào)系統(tǒng)冷熱源優(yōu)選方案選擇的初步探討

馬 洪

（中鐵城建集團(tuán)有限公司第三工程有限公司，黑龍江 哈爾濱 150000）

摘 要：空調(diào)系統(tǒng)中，影響到冷、熱源方案選擇的因素很多，其主要特點為評價目標(biāo)的不確定性和模糊性，將模糊優(yōu)選理論應(yīng)用在方案優(yōu)選工作中，排除不合理的冷、熱源組合方案，優(yōu)選經(jīng)過優(yōu)化后的冷、熱源的可行方案，建立空調(diào)冷、熱源方案優(yōu)選系統(tǒng)，對空調(diào)專業(yè)技術(shù)人員的判斷及決策能力、設(shè)計及施工技術(shù)水平的提高，以及空調(diào)軟件系統(tǒng)智能化的改進(jìn)奠定了堅實的基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：空調(diào)系統(tǒng)；冷、熱源；模糊優(yōu)選；定量目標(biāo)；定性目標(biāo)；探討

一、引言

空調(diào)系統(tǒng)在建筑物溫度調(diào)節(jié)、保證舒適度方面占有舉足輕重的位置；而冷、熱源方案是否合理，將影響空調(diào)系統(tǒng)的使用效果、運行安全、節(jié)能等一系列問題。選擇一個最佳的冷、熱源方案，要充分考慮到空調(diào)系統(tǒng)本身及各種影響因素，努力獲得全面合理的判斷及決策結(jié)果。影響因素很多且互為矛盾，在方案選擇過程中，要反復(fù)比較、多從分析；要充分考慮專家的經(jīng)驗、用戶的要求等，權(quán)衡利弊，謹(jǐn)慎決策。應(yīng)用模糊綜合評判方法，將專家和用戶的經(jīng)驗和要求：如某制冷機(jī)組運行安全、可靠，維修防護(hù)簡單方便等等通常具有模糊性的描述，加以科學(xué)化、解析化和定量化，從而提高空調(diào)從業(yè)人員的決策水平，強化冷、熱源決策質(zhì)量，優(yōu)化空調(diào)軟件系統(tǒng)智能化。

二、空調(diào)系統(tǒng)冷、熱源方案選擇依據(jù)

空調(diào)系統(tǒng)冷、熱源方案選擇應(yīng)考慮的因素是多方面的，在充分考慮各項參考依據(jù)的基礎(chǔ)上，要總體比較各種可行的選擇方案。一般情況下，在進(jìn)行冷、熱源方案選擇時，應(yīng)考慮的因素具體如下：

1 初投資及運行費用因素：方案選擇時，要詳盡分析和比較初投資及運行費用因素，不同的冷、熱源方案，其初投資及運行費用不同且差別較大。

2 系統(tǒng)能耗因素：空調(diào)系統(tǒng)是建筑物中產(chǎn)生較大能耗的項目之一，方案選擇時，要把降低能耗、節(jié)能作為必要條件，切實降低運行費用。

3 環(huán)保因素：方案選擇時，應(yīng)避免對建筑物周邊環(huán)境的影響，不能以污染環(huán)境為代價進(jìn)行方案選擇。

4 運行狀況因素：空調(diào)系統(tǒng)的運行與系統(tǒng)設(shè)備操作機(jī)能、維護(hù)功能、元器件質(zhì)量、使用壽命等各種因素緊密相連的，冷、熱源方案應(yīng)選擇運行安全可靠性強、操作便捷、維護(hù)方便、元器件質(zhì)量過硬、使用壽命長的設(shè)備。

5 配套條件因素：空調(diào)系統(tǒng)的機(jī)房面積、儲煤、儲渣面積或貯油條件等。

總之，影響冷、熱源方案的因素主要有以下四個方面：（1）投資及費用因素：指標(biāo)為系統(tǒng)的總費用年值；（2）使用功能因素：包括冷、熱源設(shè)備的安全可靠性、設(shè)備操作機(jī)能、維護(hù)功能、元器件質(zhì)量、使用壽命等各種因素；（3）建筑物影響因素：主要指標(biāo)為冷、熱源設(shè)備及附屬設(shè)備機(jī)房面積；（4）社會效益影響因素：包括系統(tǒng)能耗因素和環(huán)保因素；其中環(huán)保因素為國家嚴(yán)格限制排放的煙塵、CO、NO、SO2等組成的污染綜合指數(shù)，以及CO2排放量。因此，冷、熱源方案評價的8個必要目標(biāo)為總費用年值；能耗；綜合污染指數(shù)；CO2排放量；設(shè)備的安全可靠性；設(shè)備的操作機(jī)能；設(shè)備的維護(hù)功能和機(jī)房面積等8個因素，其中：前4個因素為定量目標(biāo)；后4個因素為定性目標(biāo)。

三、空調(diào)工程冷、熱源常用組合方案

空調(diào)系統(tǒng)冷、熱源的形式很多，合理可行且常用共有18種的冷、熱源組合方案，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行比選：

1 夏季用風(fēng)冷電動冷水機(jī)組與冬季用燃煤鍋爐的組合方案；

2 夏季用風(fēng)冷電動冷水機(jī)組與冬季用燃油鍋爐的組合方案；

3 夏季用風(fēng)冷電動冷水機(jī)組與冬季用燃?xì)忮仩t的組合方案；

4 夏季用風(fēng)冷電動冷水機(jī)組與冬季用電鍋爐的組合方案；

5 夏季用水冷電動冷水機(jī)組與冬季用燃煤鍋爐的組合方案；

6 夏季用水冷電動冷水機(jī)組與冬季用燃油鍋爐的組合方案；

7 夏季用水冷電動冷水機(jī)組與冬季用燃?xì)忮仩t的組合方案；

8 夏季用水冷電動冷水機(jī)組與冬季用電鍋爐的組合方案；

9 夏季用單效溴化鋰吸收式冷水機(jī)組與冬季用余熱（廢熱）的組合方案；

10 夏季用雙效溴化鋰吸收式冷水機(jī)組與冬季用余熱（廢熱） 的組合方案；

11 夏季用蒸汽雙效溴化鋰吸收式冷水機(jī)組與冬季用燃煤鍋爐的組合方案；

12 冬、夏兩季用燃油直燃式溴化鋰吸收式冷熱水機(jī)組方案；

13 冬、夏兩季用燃?xì)庵比际戒寤囄帐嚼錈崴畽C(jī)組方案；

14 夏季用燃油直燃式溴化鋰吸收式冷熱水機(jī)組與冬季用燃油鍋爐的組合方案；

15 夏季用燃?xì)庵比际戒寤囄帐嚼錈崴畽C(jī)組與冬季用燃?xì)忮仩t的組合方案；

16 夏季用空氣/水熱泵冷水機(jī)組與冬季用燃油鍋爐的組合方案；

17 夏季用空氣/水熱泵冷水機(jī)組與冬季用燃?xì)忮仩t的組合方案；

18 夏季用空氣/水熱泵冷水機(jī)組與冬季用電鍋爐的組合方案。

四、空調(diào)系統(tǒng)冷、熱源模糊優(yōu)選模型

把各種因素對于優(yōu)的相對隸屬度稱之為相對優(yōu)屬度，本文8個目標(biāo)對于優(yōu)的相對隸屬度為目標(biāo)相對優(yōu)屬度；18方案對于優(yōu)的相對隸屬度為決策相對優(yōu)屬度。

1 18個冷、熱源方案組成論域M，其中有n個方案滿足約束集，形成決策集：

2 決策集F的評價指標(biāo)集由8個目標(biāo)組成：

3 8個目標(biāo)的指標(biāo)數(shù)值具有不同的量綱，無法進(jìn)行直接比較，故將指標(biāo)數(shù)值均變換到[0，1]范圍內(nèi)，從而形成目標(biāo)相對優(yōu)屬度矩陣：

式中：qab——目標(biāo)a決策b的相對優(yōu)屬度。

4 設(shè)目標(biāo)a的權(quán)重以wi表示，其權(quán)重向量為：W=（w1，w2，…，wm）T，Wa=1。

5 決策相對優(yōu)屬度的確定：設(shè)決策b的相對優(yōu)屬度為yb，以決策b的加權(quán)距優(yōu)距離與加權(quán)距劣距離的平方和最小的優(yōu)化準(zhǔn)則為標(biāo)準(zhǔn)得出：

五、確定矩陣Q

冷、熱源方案選擇的定量目標(biāo)為總費用年值、能耗、綜合污染指數(shù)、CO2排放量；定性目標(biāo)為設(shè)備的安全可靠性；設(shè)備的操作機(jī)能；設(shè)備的維護(hù)功能和機(jī)房面積，其相對優(yōu)屬度計算方法如下：

1 定量目標(biāo)相對優(yōu)屬度的計算方法

采用決策集F中的目標(biāo)a的最小特征值∧bhab最大特征值∨bhab作為上、下確界的相對值。

相對于越大越優(yōu)目標(biāo)計算方法為：

相對于越小越優(yōu)目標(biāo)計算方法為：

式中：hab—目標(biāo)a決策b的特征值。

2 定性目標(biāo)相對優(yōu)屬度的計算方法

根據(jù)模糊概念理論，遵循自然語言和文字中形容詞中模糊性的特點，運用長期的知識和經(jīng)驗對事物進(jìn)行二元比較。方案優(yōu)越性是以形容詞級差來表示的，其形容詞級別為：同等、略為、較為、非常、無可比擬的優(yōu)越。在進(jìn)行優(yōu)越性的二元比較時，同等優(yōu)越的模糊標(biāo)度為0.5；無可比擬的優(yōu)越的模糊標(biāo)度為1.0。因此，在模糊標(biāo)度0.5與1.0間，形成一個線性關(guān)系，將不同模糊標(biāo)度值與不同級別的形容詞相對應(yīng)，從而量化模糊關(guān)系，得出定性指標(biāo)相對優(yōu)屬度。

六、確定權(quán)重向量

確定方案評價目標(biāo)的權(quán)重可以利用二元對比法進(jìn)行。將評價目標(biāo)分為兩項，第一項為投資及費用因素、使用功能因素、建筑物影響因素和社會效益影響因素四個方面；第二項為設(shè)備的安全可靠性、設(shè)備的操作機(jī)能、設(shè)備的維護(hù)功能、能耗、綜合污染指數(shù)和CO2排放量。本文的分配方案為：第一項的4個評價目標(biāo)的權(quán)重經(jīng)評價分配為：0.65，0.2，0.15，0.2；使用功能因素中的3個子目標(biāo)的權(quán)重經(jīng)評價分配為：0.35，0.45，0.35；社會效益影響因素3個子目標(biāo)的權(quán)重經(jīng)評價分配為：0.55，0.25，0.35。因此，確定總費用年值、能耗、設(shè)備的安全可靠性、設(shè)備的操作機(jī)能、設(shè)備的維護(hù)功能、機(jī)房面積、煙塵、CO、NO、SO2等組成的綜合污染指數(shù)；CO2排放量權(quán)重經(jīng)評價分配為：W=（0.5，0.07，0.04，0.065，0.04，0.15，0.04，0.035）。

七、建立冷、熱源方案優(yōu)選系統(tǒng)

采用可視化開發(fā)環(huán)境VB6.0軟件為載體，根據(jù)冷、熱源方案優(yōu)選模型，建立空調(diào)系統(tǒng)冷、熱源方案優(yōu)選系統(tǒng)，并設(shè)置各種單選鈕，在進(jìn)行設(shè)計條件的輸入時，只需點擊相應(yīng)的按鈕就能完成各項數(shù)據(jù)的輸入，簡單易行，便于操作。待輸入設(shè)計條件的各項數(shù)據(jù)后，系統(tǒng)自動核定冷、熱源方案最佳方案，并在窗口內(nèi)予以顯示。本文上述18種方案為合理可行且常用的組合方案，但不應(yīng)局限于此，具體工程項目具體分析，應(yīng)根據(jù)工程項目自身特點選擇切實可行的冷、熱源方案。

結(jié)語

在進(jìn)行空調(diào)系統(tǒng)冷、熱源方案的選擇時，應(yīng)充分考慮各種因素，在模糊優(yōu)選理論的基礎(chǔ)上，建立空調(diào)冷熱源方案優(yōu)選系統(tǒng)，減少方案選擇的盲目性，提高選擇優(yōu)選方案的科學(xué)性、準(zhǔn)確性和可靠性，并應(yīng)在空調(diào)工程中各種形式優(yōu)選方案的確定工作中廣泛推廣此方法的應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)

[1]羅勇，姜宏，張?zhí)J生.空調(diào)冷熱源方案優(yōu)選系統(tǒng)研制[C].國際制冷技術(shù)交流會，2010.

中圖分類號：TU831

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A