空调系统冷热源优选方案选择的初步探讨

马 洪

（中铁城建集团有限公司第三工程有限公司，黑龙江 哈尔滨 150000）

空调系统冷热源优选方案选择的初步探讨

马 洪

（中铁城建集团有限公司第三工程有限公司，黑龙江 哈尔滨 150000）

摘 要：空调系统中，影响到冷、热源方案选择的因素很多，其主要特点为评价目标的不确定性和模糊性，将模糊优选理论应用在方案优选工作中，排除不合理的冷、热源组合方案，优选经过优化后的冷、热源的可行方案，建立空调冷、热源方案优选系统，对空调专业技术人员的判断及决策能力、设计及施工技术水平的提高，以及空调软件系统智能化的改进奠定了坚实的基础。

关键词：空调系统；冷、热源；模糊优选；定量目标；定性目标；探讨

一、引言

空调系统在建筑物温度调节、保证舒适度方面占有举足轻重的位置；而冷、热源方案是否合理，将影响空调系统的使用效果、运行安全、节能等一系列问题。选择一个最佳的冷、热源方案，要充分考虑到空调系统本身及各种影响因素，努力获得全面合理的判断及决策结果。影响因素很多且互为矛盾，在方案选择过程中，要反复比较、多从分析；要充分考虑专家的经验、用户的要求等，权衡利弊，谨慎决策。应用模糊综合评判方法，将专家和用户的经验和要求：如某制冷机组运行安全、可靠，维修防护简单方便等等通常具有模糊性的描述，加以科学化、解析化和定量化，从而提高空调从业人员的决策水平，强化冷、热源决策质量，优化空调软件系统智能化。

二、空调系统冷、热源方案选择依据

空调系统冷、热源方案选择应考虑的因素是多方面的，在充分考虑各项参考依据的基础上，要总体比较各种可行的选择方案。一般情况下，在进行冷、热源方案选择时，应考虑的因素具体如下：

1 初投资及运行费用因素：方案选择时，要详尽分析和比较初投资及运行费用因素，不同的冷、热源方案，其初投资及运行费用不同且差别较大。

2 系统能耗因素：空调系统是建筑物中产生较大能耗的项目之一，方案选择时，要把降低能耗、节能作为必要条件，切实降低运行费用。

3 环保因素：方案选择时，应避免对建筑物周边环境的影响，不能以污染环境为代价进行方案选择。

4 运行状况因素：空调系统的运行与系统设备操作机能、维护功能、元器件质量、使用寿命等各种因素紧密相连的，冷、热源方案应选择运行安全可靠性强、操作便捷、维护方便、元器件质量过硬、使用寿命长的设备。

5 配套条件因素：空调系统的机房面积、储煤、储渣面积或贮油条件等。

总之，影响冷、热源方案的因素主要有以下四个方面：（1）投资及费用因素：指标为系统的总费用年值；（2）使用功能因素：包括冷、热源设备的安全可靠性、设备操作机能、维护功能、元器件质量、使用寿命等各种因素；（3）建筑物影响因素：主要指标为冷、热源设备及附属设备机房面积；（4）社会效益影响因素：包括系统能耗因素和环保因素；其中环保因素为国家严格限制排放的烟尘、CO、NO、SO2等组成的污染综合指数，以及CO2排放量。因此，冷、热源方案评价的8个必要目标为总费用年值；能耗；综合污染指数；CO2排放量；设备的安全可靠性；设备的操作机能；设备的维护功能和机房面积等8个因素，其中：前4个因素为定量目标；后4个因素为定性目标。

三、空调工程冷、热源常用组合方案

空调系统冷、热源的形式很多，合理可行且常用共有18种的冷、热源组合方案，并在此基础上进行比选：

1 夏季用风冷电动冷水机组与冬季用燃煤锅炉的组合方案；

2 夏季用风冷电动冷水机组与冬季用燃油锅炉的组合方案；

3 夏季用风冷电动冷水机组与冬季用燃气锅炉的组合方案；

4 夏季用风冷电动冷水机组与冬季用电锅炉的组合方案；

5 夏季用水冷电动冷水机组与冬季用燃煤锅炉的组合方案；

6 夏季用水冷电动冷水机组与冬季用燃油锅炉的组合方案；

7 夏季用水冷电动冷水机组与冬季用燃气锅炉的组合方案；

8 夏季用水冷电动冷水机组与冬季用电锅炉的组合方案；

9 夏季用单效溴化锂吸收式冷水机组与冬季用余热（废热）的组合方案；

10 夏季用双效溴化锂吸收式冷水机组与冬季用余热（废热） 的组合方案；

11 夏季用蒸汽双效溴化锂吸收式冷水机组与冬季用燃煤锅炉的组合方案；

12 冬、夏两季用燃油直燃式溴化锂吸收式冷热水机组方案；

13 冬、夏两季用燃气直燃式溴化锂吸收式冷热水机组方案；

14 夏季用燃油直燃式溴化锂吸收式冷热水机组与冬季用燃油锅炉的组合方案；

15 夏季用燃气直燃式溴化锂吸收式冷热水机组与冬季用燃气锅炉的组合方案；

16 夏季用空气/水热泵冷水机组与冬季用燃油锅炉的组合方案；

17 夏季用空气/水热泵冷水机组与冬季用燃气锅炉的组合方案；

18 夏季用空气/水热泵冷水机组与冬季用电锅炉的组合方案。

四、空调系统冷、热源模糊优选模型

把各种因素对于优的相对隶属度称之为相对优属度，本文8个目标对于优的相对隶属度为目标相对优属度；18方案对于优的相对隶属度为决策相对优属度。

1 18个冷、热源方案组成论域M，其中有n个方案满足约束集，形成决策集：

2 决策集F的评价指标集由8个目标组成：

3 8个目标的指标数值具有不同的量纲，无法进行直接比较，故将指标数值均变换到[0，1]范围内，从而形成目标相对优属度矩阵：

式中：qab——目标a决策b的相对优属度。

4 设目标a的权重以wi表示，其权重向量为：W=（w1，w2，…，wm）T，Wa=1。

5 决策相对优属度的确定：设决策b的相对优属度为yb，以决策b的加权距优距离与加权距劣距离的平方和最小的优化准则为标准得出：

五、确定矩阵Q

冷、热源方案选择的定量目标为总费用年值、能耗、综合污染指数、CO2排放量；定性目标为设备的安全可靠性；设备的操作机能；设备的维护功能和机房面积，其相对优属度计算方法如下：

1 定量目标相对优属度的计算方法

采用决策集F中的目标a的最小特征值∧bhab最大特征值∨bhab作为上、下确界的相对值。

相对于越大越优目标计算方法为：

相对于越小越优目标计算方法为：

式中：hab—目标a决策b的特征值。

2 定性目标相对优属度的计算方法

根据模糊概念理论，遵循自然语言和文字中形容词中模糊性的特点，运用长期的知识和经验对事物进行二元比较。方案优越性是以形容词级差来表示的，其形容词级别为：同等、略为、较为、非常、无可比拟的优越。在进行优越性的二元比较时，同等优越的模糊标度为0.5；无可比拟的优越的模糊标度为1.0。因此，在模糊标度0.5与1.0间，形成一个线性关系，将不同模糊标度值与不同级别的形容词相对应，从而量化模糊关系，得出定性指标相对优属度。

六、确定权重向量

确定方案评价目标的权重可以利用二元对比法进行。将评价目标分为两项，第一项为投资及费用因素、使用功能因素、建筑物影响因素和社会效益影响因素四个方面；第二项为设备的安全可靠性、设备的操作机能、设备的维护功能、能耗、综合污染指数和CO2排放量。本文的分配方案为：第一项的4个评价目标的权重经评价分配为：0.65，0.2，0.15，0.2；使用功能因素中的3个子目标的权重经评价分配为：0.35，0.45，0.35；社会效益影响因素3个子目标的权重经评价分配为：0.55，0.25，0.35。因此，确定总费用年值、能耗、设备的安全可靠性、设备的操作机能、设备的维护功能、机房面积、烟尘、CO、NO、SO2等组成的综合污染指数；CO2排放量权重经评价分配为：W=（0.5，0.07，0.04，0.065，0.04，0.15，0.04，0.035）。

七、建立冷、热源方案优选系统

采用可视化开发环境VB6.0软件为载体，根据冷、热源方案优选模型，建立空调系统冷、热源方案优选系统，并设置各种单选钮，在进行设计条件的输入时，只需点击相应的按钮就能完成各项数据的输入，简单易行，便于操作。待输入设计条件的各项数据后，系统自动核定冷、热源方案最佳方案，并在窗口内予以显示。本文上述18种方案为合理可行且常用的组合方案，但不应局限于此，具体工程项目具体分析，应根据工程项目自身特点选择切实可行的冷、热源方案。

结语

在进行空调系统冷、热源方案的选择时，应充分考虑各种因素，在模糊优选理论的基础上，建立空调冷热源方案优选系统，减少方案选择的盲目性，提高选择优选方案的科学性、准确性和可靠性，并应在空调工程中各种形式优选方案的确定工作中广泛推广此方法的应用。

参考文献

[1]罗勇，姜宏，张芦生.空调冷热源方案优选系统研制[C].国际制冷技术交流会，2010.

中图分类号：TU831

文献标识码：A