空調系統冷熱源優選方案選擇的初步探討

馬 洪

（中鐵城建集團有限公司第三工程有限公司，黑龍江 哈爾濱 150000）

空調系統冷熱源優選方案選擇的初步探討

馬 洪

（中鐵城建集團有限公司第三工程有限公司，黑龍江 哈爾濱 150000）

摘 要：空調系統中，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的不確定性和模糊性，將模糊優選理論應用在方案優選工作中，排除不合理的冷、熱源組合方案，優選經過優化后的冷、熱源的可行方案，建立空調冷、熱源方案優選系統，對空調專業技術人員的判斷及決策能力、設計及施工技術水平的提高，以及空調軟件系統智能化的改進奠定了堅實的基礎。

關鍵詞：空調系統；冷、熱源；模糊優選；定量目標；定性目標；探討

一、引言

空調系統在建筑物溫度調節、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，將影響空調系統的使用效果、運行安全、節能等一系列問題。選擇一個最佳的冷、熱源方案，要充分考慮到空調系統本身及各種影響因素，努力獲得全面合理的判斷及決策結果。影響因素很多且互為矛盾，在方案選擇過程中，要反復比較、多從分析；要充分考慮專家的經驗、用戶的要求等，權衡利弊，謹慎決策。應用模糊綜合評判方法，將專家和用戶的經驗和要求：如某制冷機組運行安全、可靠，維修防護簡單方便等等通常具有模糊性的描述，加以科學化、解析化和定量化，從而提高空調從業人員的決策水平，強化冷、熱源決策質量，優化空調軟件系統智能化。

二、空調系統冷、熱源方案選擇依據

空調系統冷、熱源方案選擇應考慮的因素是多方面的，在充分考慮各項參考依據的基礎上，要總體比較各種可行的選擇方案。一般情況下，在進行冷、熱源方案選擇時，應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 系統能耗因素：空調系統是建筑物中產生較大能耗的項目之一，方案選擇時，要把降低能耗、節能作為必要條件，切實降低運行費用。

3 環保因素：方案選擇時，應避免對建筑物周邊環境的影響，不能以污染環境為代價進行方案選擇。

4 運行狀況因素：空調系統的運行與系統設備操作機能、維護功能、元器件質量、使用壽命等各種因素緊密相連的，冷、熱源方案應選擇運行安全可靠性強、操作便捷、維護方便、元器件質量過硬、使用壽命長的設備。

5 配套條件因素：空調系統的機房面積、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：指標為系統的總費用年值；（2）使用功能因素：包括冷、熱源設備的安全可靠性、設備操作機能、維護功能、元器件質量、使用壽命等各種因素；（3）建筑物影響因素：主要指標為冷、熱源設備及附屬設備機房面積；（4）社會效益影響因素：包括系統能耗因素和環保因素；其中環保因素為國家嚴格限制排放的煙塵、CO、NO、SO2等組成的污染綜合指數，以及CO2排放量。因此，冷、熱源方案評價的8個必要目標為總費用年值；能耗；綜合污染指數；CO2排放量；設備的安全可靠性；設備的操作機能；設備的維護功能和機房面積等8個因素，其中：前4個因素為定量目標；后4個因素為定性目標。

三、空調工程冷、熱源常用組合方案

空調系統冷、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，并在此基礎上進行比選：

1 夏季用風冷電動冷水機組與冬季用燃煤鍋爐的組合方案；

2 夏季用風冷電動冷水機組與冬季用燃油鍋爐的組合方案；

3 夏季用風冷電動冷水機組與冬季用燃氣鍋爐的組合方案；

4 夏季用風冷電動冷水機組與冬季用電鍋爐的組合方案；

5 夏季用水冷電動冷水機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組與冬季用燃氣鍋爐的組合方案；

8 夏季用水冷電動冷水機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組方案；

13 冬、夏兩季用燃氣直燃式溴化鋰吸收式冷熱水機組方案；

14 夏季用燃油直燃式溴化鋰吸收式冷熱水機組與冬季用燃油鍋爐的組合方案；

15 夏季用燃氣直燃式溴化鋰吸收式冷熱水機組與冬季用燃氣鍋爐的組合方案；

16 夏季用空氣/水熱泵冷水機組與冬季用燃油鍋爐的組合方案；

17 夏季用空氣/水熱泵冷水機組與冬季用燃氣鍋爐的組合方案；

18 夏季用空氣/水熱泵冷水機組與冬季用電鍋爐的組合方案。

四、空調系統冷、熱源模糊優選模型

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

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的評價指標集由8個目標組成：

3 8個目標的指標數值具有不同的量綱，無法進行直接比較，故將指標數值均變換到[0，1]范圍內，從而形成目標相對優屬度矩陣：

式中：qab——目標a決策b的相對優屬度。

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

5 決策相對優屬度的確定：設決策b的相對優屬度為yb，以決策b的加權距優距離與加權距劣距離的平方和最小的優化準則為標準得出：

五、確定矩陣Q

冷、熱源方案選擇的定量目標為總費用年值、能耗、綜合污染指數、CO2排放量；定性目標為設備的安全可靠性；設備的操作機能；設備的維護功能和機房面積，其相對優屬度計算方法如下：

1 定量目標相對優屬度的計算方法

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

相對于越大越優目標計算方法為：

相對于越小越優目標計算方法為：

式中：hab—目標a決策b的特征值。

2 定性目標相對優屬度的計算方法

根據模糊概念理論，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驗對事物進行二元比較。方案優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、無可比擬的優越。在進行優越性的二元比較時，同等優越的模糊標度為0.5；無可比擬的優越的模糊標度為1.0。因此，在模糊標度0.5與1.0間，形成一個線性關系，將不同模糊標度值與不同級別的形容詞相對應，從而量化模糊關系，得出定性指標相對優屬度。

六、確定權重向量

確定方案評價目標的權重可以利用二元對比法進行。將評價目標分為兩項，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；第二項為設備的安全可靠性、設備的操作機能、設備的維護功能、能耗、綜合污染指數和CO2排放量。本文的分配方案為：第一項的4個評價目標的權重經評價分配為：0.65，0.2，0.15，0.2；使用功能因素中的3個子目標的權重經評價分配為：0.35，0.45，0.35；社會效益影響因素3個子目標的權重經評價分配為：0.55，0.25，0.35。因此，確定總費用年值、能耗、設備的安全可靠性、設備的操作機能、設備的維護功能、機房面積、煙塵、CO、NO、SO2等組成的綜合污染指數；CO2排放量權重經評價分配為：W=（0.5，0.07，0.04，0.065，0.04，0.15，0.04，0.035）。

七、建立冷、熱源方案優選系統

采用可視化開發環境VB6.0軟件為載體，根據冷、熱源方案優選模型，建立空調系統冷、熱源方案優選系統，并設置各種單選鈕，在進行設計條件的輸入時，只需點擊相應的按鈕就能完成各項數據的輸入，簡單易行，便于操作。待輸入設計條件的各項數據后，系統自動核定冷、熱源方案最佳方案，并在窗口內予以顯示。本文上述18種方案為合理可行且常用的組合方案，但不應局限于此，具體工程項目具體分析，應根據工程項目自身特點選擇切實可行的冷、熱源方案。

結語

在進行空調系統冷、熱源方案的選擇時，應充分考慮各種因素，在模糊優選理論的基礎上，建立空調冷熱源方案優選系統，減少方案選擇的盲目性，提高選擇優選方案的科學性、準確性和可靠性，并應在空調工程中各種形式優選方案的確定工作中廣泛推廣此方法的應用。

參考文獻

[1]羅勇，姜宏，張蘆生.空調冷熱源方案優選系統研制[C].國際制冷技術交流會，2010.

中圖分類號：TU831

文獻標識碼：A