供暖系統綜合評價研究綜述

楊子昱　泄玉珍　楊耀輝

摘? 要：對現有供暖系統綜合評價方法進行分析，從供暖系統評價指標選擇、指標權重確定和綜合評價模型構建三方面進行了分類綜述和評價，提出一套供暖系統綜合評價方法。分析表明，以節能性、經濟性、技術成熟度、熱舒適性以及環保性作為指標時可以對供暖系統進行全面評價;極差最大化賦權法可以有區分地確定不同指標權重;灰色關聯法相比于其他方法不依賴樣本數量且科學性較強，適用于供暖系統評價。

關鍵詞：綜合評價;供暖;灰色關聯法;綜述

中圖分類號：TU83? ? ? ? ? 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2020）18-0057-03

Abstract： Based on the analysis of the existing comprehensive evaluation methods of heating systems， this paper summarizes and evaluates the three aspects of heating system evaluation index selection， index weight determination and comprehensive evaluation model construction， and proposes a comprehensive heating system evaluation method. The analysis shows that the energy saving， economy， technological maturity， thermal comfort， and environmental protection can be used as indicators to evaluate the heating system in a comprehensive manner; the range-maximization weighting method can determine the weights of different indicators differently; the gray correlation method， compared with other methods， does not depend on the sample size and is more scientific. It is suitable for heating system evaluation.

Keywords： comprehensive evaluation; heating; gray correlation method; review

隨著時代的發展，供暖已經逐漸從免費福利向商品化和市場化轉變[1]，供暖也成為了與城市能源、環境密切相關的重大戰略問題[2]。這就使得在供暖過程中我們既要節能也要環保，而且不同供暖方式在初投資、環境影響、舒適性等的評判各不相同，具體工程的實際條件也有很大差異，因此就具體情況如何選擇最優的供暖方案就尤為重要。

由于我國供熱采暖研究工作起步較晚，評價體系尚不完善，建立一套完整科學的綜合評價體系對供熱采暖系統選擇具有重要意義。

1 供暖系統綜合評價指標確定

事物的發展往往遵循從簡單到復雜的自然規律。起初人們關注的重點僅僅在于供暖系統是否能夠滿足最基本的熱舒適要求。從理論研究、現場研究到構建模型，經過幾十年的發展，對于室內熱舒適性的研究越發完善[3]。隨后供暖系統的經濟性能被專家納入評價體系中[4]。隨著第三次世界能源危機的出現，人們逐漸認識到資源的有限性。而冬季供暖系統的耗能在整個國民經濟的能耗中占有很大比例。因此，人們開始嘗試從能耗方面去評價采暖系統，節能性漸漸成為衡量方案優劣的一個重要指標[5]。

但經過數十年的研究發現，單一地從經濟、能耗或環境進行評價并不能完整地反映出被評對象的綜合品質。鄭忠海等人[6]引入供暖3E指標即能耗、經濟以及環境指標對城市熱源進行評價，為城市供暖發展規劃提供了理論基礎。劉嬌嬌等人[7]將環保、節能、經濟以及能源技術性作為評價指標對住宅、商場等五種建筑類型進行分析，并優選出最佳供暖方案。許曉坤等人[8]則構建舒適度、能耗、經濟性三要素權重方程，對漢中地區供暖方式進行優選，認為水源熱泵和燃氣壁掛爐更適合該地區。

對國內外文獻進行分析發現可以從節能、經濟性以及技術環保性等方面對供暖系統進行全面綜合評價。引入等效電概念[9]對系統節能方面進行分析，可以綜合評價能源的數量與質量且可以清晰反映出能源輸送與轉換各個環節的損失流通情況。經濟性指標可以采用全壽命周期法對供暖系統建造、運行、處置等整個壽命周期內所消耗費用總和進行分析。分別通過技術系統進化理論[10]、Airpak數值模擬以及污染物環境價值概念[11]等對技術環保性中的技術成熟度、熱舒適性以及環保性等評價指標進行確定。

2 采暖綜合評價權重確定

權重確定對于能否得到科學合理的結果具有重要影響。何冰等人[12]通過對前人研究不足的補充，就大氣質量評價中各評價指標權重的確定進行了探討，提出了層次分析賦權法，并通過實例對該方法進行了驗證。隨后，層次分析賦權法被應用在市場營銷、環境監測、公司績效評價等社會不同行業[13-14]。德爾菲法則通過不斷對專家進行咨詢、反饋、再咨詢最終達成統一意見，從而對評價指標進行賦權[15-16]，但其調查人群具有很高的專業性，且研究步驟過于復雜，因此很難應用在日常的實際評價當中。

以層次分析法和德爾菲法為代表的主觀賦權法雖然能夠很好地反映出需求對象以及行業內權威人士的主觀意愿，但其決策以及評價結果欠缺科學性和穩定性。而客觀賦權法則直接對指標值進行數理分析得到指標權重[17-20]。對不同客觀賦權法的實際應用進行對比分析認為，變異系數法適用于不同指標獨立性很強的問題;反之，熵權法可以很好地解決各指標之間具有復雜聯系的問題;但當指標過多且計算量很大時，應選用主成分分析法，在得到準確結果的同時可以大幅減少工作量。

雖然客觀賦權法有很強的規范性，但其受到數據的影響較大，不能體現評判者的重視程度，可能會出現指標權重與實際重要程度相悖的情況，因此可以采用組合賦權法進行權重確定，組合賦權法通過不同數學方法將主、客觀賦權結果進行組合得到指標權重[21-24]。通過研究，單純將主、客觀權重向量相加或相乘并沒有太大意義，其可解釋性較差[25]。客觀修正主觀得到的權重大小體現了主觀權重的優點，相鄰指標重要性之比又體現了客觀權重的優點，相比于乘法合成和加法合成更加合理。而極差最大化賦權方法區分度好，且組合過程中不涉及主、客觀權重的直接運算，更為靈活。綜上所述認為極差最大化賦權法是最合理的。

3 采暖綜合評價模型建立

層次分析法可以將復雜問題層次化，達到逐層進行比較從而為最終決策提供定量依據的目的。李斌等人[26]應用層次分析法建立供暖模式綜合評價體系，從社會、經濟以及能耗三個方面對九種供暖方式進行比較，為供暖方案優選提供參考。嵇遠等[27]利用層次分析法構建了以環境效益、經濟效益、設施能耗為一級指標，鍋爐成本等項二級指標的指標體系。運用模糊矩陣，對烏魯木齊市某集中供熱鍋爐煤改氣方式改造前后各項指標進行評價，得出燃氣改造方式優于燃煤方式。

高立新、陸亞俊[28]指出供暖方案的選擇除了是多目標決策問題之外，還具有不確定性和模糊性，因此將模糊理論引入到方案優選當中。張亮[29]采用模糊綜合評判法對多種鍋爐供熱模式的節能環保效益、經濟效益與社會效益，對小區供熱系統進行評價，得出生物質鍋爐的綜合效益較好的結論。

而灰色理論在20世紀80年代被提出后，也被研究者應用到了暖通空調方案的評價上。胡松濤等人[30]將節能、經濟、環保作為評價指標，采用灰色關聯法對不同供暖方案進行比較，為供暖改造提供參考。荊有印等人[31]利用灰色關聯法建立綜合評價模型，確定了燃氣鍋爐為住宅供暖最佳方案，并認為灰色關聯法簡單易行且結果準確。

通過分析認為：層次分析法雖然計算簡便、結果直觀且能將定性分析與定量分析結合起來，但其主觀性強，且結果粗糙，難以服眾;模糊綜合評判法雖然可以對具有模糊性的問題進行精確分析，但無法解決指標相關造成的信息重復，且較依賴于評價者的主觀判斷，因此更適用于社科類問題評價;灰色關聯法計算量較小且不依賴樣本數量進行分析，但需要人為確定分辨系數;而主成分分析法和因子分析法都是用較少的變量分析大量的問題，但需要大量的樣本數據且數據要符合某種概率分布。

4 結束語

多目標綜合評價廣泛應用于生活中的各個方面，而供暖的方式以及選擇時需要考慮的因素越來越多，采用多目標綜合評價能得到更加合理的優選方案。通過對參考文獻進行綜述認為：選擇節能、經濟性、技術成熟度、熱舒適性以及環保性等作為指標可以科學全面地對供暖系統進行評價;對比不同的賦權方法，可以選擇極差最大化賦權法對評價指標權重進行確定;可以選擇灰色關聯法對供暖系統進行綜合評價，但需要注意分辨系數的確定。

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