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)備的操作機能；設(shè)備的維護(hù)功能和機房面積等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?xì)忮仩t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?xì)庵比际戒寤囄帐嚼錈崴畽C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?xì)庵比际戒寤囄帐嚼錈崴畽C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?xì)忮仩t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(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)備的操作機能；設(shè)備的維護(hù)功能和機房面積，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)備的操作機能、設(shè)備的維護(hù)功能、機房面積、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