基于专家调查法的空调工程冷热源评选方法

基于专家调查法的空调工程冷热源评选方法
张宝刚;孙畅;刘鸣;吕琳
【摘要】分析了灰色系统决策法, 方案排队法及可拓理论在空调冷热源方案优选中的应用, 指出其定性指标量值不确定的问题, 使用专家排序法确定各评价指标权重, 运用专家调查法得到安全性, 技术先进性和操作管理等三个定性评价指标量值, 改善和提高了评选方法的准确性.并在此基础上, 采用Visual Basic 6.0 编程软件编制了相应的评选软件, 最后通过实例验证了量值的准确性和编制程序的工程应用价值.【期刊名称】《建筑热能通风空调》
【年(卷),期】2018(037)011
【总页数】4页(P55-58)
【关键词】冷热源方案;专家调查法;权重;定性指标量值;评选软件
【作者】张宝刚;孙畅;刘鸣;吕琳
【作者单位】大连理工大学建设工程学部;大连理工大学建设工程学部;大连理工大学建筑与艺术学院;大连理工大学建设工程学部
【正文语种】中文
0 引言
冷热源是暖通空调系统的心脏，承担着生产冷负荷和热负荷所需热量和冷量的重要作用，设计阶段评选的方案优劣直接影响整个空调系统的设计目标和运行效率。

评选冷热源方案要考虑到经济性，安全性和先进性。

其中包括初投资，年经营费，环
境影响，安全性，技术先进性和操作管理6个指标，属多目标决策问题。

目前常
用的多目标参数决策方法有模糊评价法、理想点法、灰色系统决策法、层次分析法、遗传算法等。

冷热源布局指标的优选模型建立方法主要包括方案排队法，灰色系统决策法和可拓理论[1-3]。

目前关于冷热源评价方案模型的构建基本成熟，且构建模型大同小异，但未量化定性指标量值，本文应用专家调查法对此进行研究。

1 专家调查法在冷热源方案中的应用
1.1 专家调查法概述
专家调查法是以专家作为索取信息的对象，依靠专家的知识和经验，由专家通过调查研究对问题作出判断，评估和预测的一种方法，此方法在工程技术研究领域得到广泛的应用，尤其针对数据缺乏、新技术应用评估等工作，结果表明，15人以上
的专家小组可以保证足够高的可靠性[4]。

专家调查法的工作流程为：通过需求分析确定工作目标。

调查专家评判基础、调查因子、专家组成等关键内容。

对调查的信息与内容进行初步判定有效与否，反馈需求分析是否发生偏差，判断是否需要重新开展需求分析或调查工作（图1）。

图1 专家调查工作流程图
1.2 专家调查分析
《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范》（GB50736-2012）、《工业建筑供
暖通风与空气调节设计规范》（GB50019-2015）、《公共建筑节能设计标准》（GB50189-2015）对冷源与热源都有规定。

该规定基于建筑规模、用途、建设
地点的能源条件，结构，价格以及国家节能减排和环保政策的相关规定，但影响冷热源方案评选的因素较多，国标未考虑到各个方案在应用中的安全性，技术先进性和运行管理情况。

按经济性、安全性、先进性原则确定以下6项评价指标[2]：
①初投资：指土建费、设备费、安装费、电力增容费之和。

②年经营费：指固定费与运行费之和。

③安全性：指锅炉、燃油（气）设施对安全、消防的影响。

④环境影响：指制冷剂破坏臭氧潜值ODP、能量消耗中的燃烧产物如烟尘、CO2、SO2排放量对环境的影响。

⑤技术先进：指技术先进性与成熟程度，设备复杂程度与节能措施等。

⑥操作管理：指操作管理的简易程度和运行可靠程度。

使用专家调查法制作调查表，以国标对冷源与热源规定的方案为评价目标，将安全性、技术先进性、操作管理作为一级评价指标。

根据评价指标含义，安全性二级指标包括建筑安全和消防安全，技术先进性包括技术先进程度，成熟程度，设备复杂程度和节能措施应用。

操作管理包括简易程度和可靠程度。

调查对象包括常年进行暖通空调设计，施工，管理和研究的专家，专家遴选主要从以下几个方面考虑：1）从工程技术能力方面考虑，以高级工程师为主（B类），
教授级高级工程师作为指导（A类），中级工程师作为参考（D类），以具有较高科研能力的副教授为辅（C类）。

2）从学术能力方面考虑，以硕士以下学历为主（B类），工学博士为辅（A类）。

3）从常在工作地点所在地气候分区方面考虑，调查专家均为寒冷地区。

专家调查收回有效问卷21份，专家构成：2A级人员0位，1A级人员9位，0A
级人员12位。

专家与遴选条件的分布情况如表1。

被调查者按照调查表格，依据
自己的经验判断二级评价因素的优良程度。

对回收来的完整的21份调查表格按照优、良、中、一般、差代表的5、4、3、2、1分值计算该二级评价因素的得分值，最后取平均值，得到该方案的安全性，技术先进性和操作管理等评价指标的量值，见表2。

表1 专家组与遴选条件分布表?
表2 各评价指标量值?
根据表2，得到冷热源方案定性指标量值。

1.3 专家排序法确定评价指标权重
专家排序法[5]就是根据选取的评价某问题的因素，按其重要程度，请专家排次序，最重要的因素记为1，排在最前面，次重要的指标记为2，……。

权重的计算公式：
式中：dj为第j个指标的权重；n为评价指标数量；m为专家人数；Rj为第j个因素的秩和。

将m=21，n=6代入dj，得到各评价指标权重，详细见表3。

表3 专家排序结果?? ?????????????3 3 33 333
对专家评定的权重结果进行显著性检验[5]，确认其意见基本一致。

假设H0：21个专家对6个因素的重要程度的看法不一致。

计算统计量χ2=m(n-1)W，其中W=12S/[m2(n3-n)]，S=(R12+R22+…+Rn2)-(R1+R2+…+R n)2/n，Rj(j=1,2,…,n)为第j个因素的秩和。

由 m=21，n=6，得
S=1925.500，W=0.249，所以χ2=26.197。

根据显著性水平α=0.01，自由度df=6-1=5，查表得χ20.01（5）=15.086。

因为χ2=26.097＞15.086，所以拒绝 H0，即认为 21个专家对6个因素的重要
程度的看法一致。

2 Visual Basic程序编制
2.1 灰色系统决策法[2]
灰色系统决策法就是以各评价指标ui在各方案Mj中的量值rij为灰数，建立灰色无源矩阵，将满足度函数f引入关联度k的计算中，通过加权求和得到各方案的综合关联度，从而评出最佳方案。

选用线性函数构造关联函数，关联函数式为：
式中：kji为j个方案第i个指标的关联度；rji为j个方案第i个指标的满足度；aoi、api分别为标准方案、可行方案满足度0.8、0.7。

在方案评价中，各评价指标ui(i=1,2,…,n)对方案的优劣影响程度是不一样的，因此要赋予权重，权重集为W=(w1,w2,…,wn)，式中
由式（2）及权重集得各方案综合关联度Kj：
当Kj≥0时，为标准方案。

当-1≤Kj≤0时，为可转化为标准方案的可行方案。

当Kj＜-1时，为淘汰方案。

选出关联度值最大的方案，其K*=max{K1,K2,…,Km}即为最优方案。

2.2 计算流程
本软件采用Visual Basic 6.0编程软件编制，针对新建冷热源项目和冷热源改造项目，根据使用者输入的初投资（万元）u1、年经营费（万元）u2、环境影响（kg/h）u4三项定量指标的数值，以及前文得到的安全性（分）u3、技术先进性（分）u5、操作管理（分）u6等定性指标灰量值，按照灰色系统决策法的计算流程，得到各方案的综合关联度，选出最优方案。

具体计算流程如图2所示。

图2 计算流程
2.3 界面介绍
图3为冷热源方案评选程序界面。

图3 冷热源方案评选界面
输入各方案的定量指标值，选择相应方案，即出现各方案综合关联度。

3 案例分析
某建筑位于大连市，建筑面积16985 m2，建筑功能为办公楼和酒店，其集中空
调系统冷热负荷分别为2540 kW和1840 kW，根据该工程实际情况，提出以下3种典型方案：
方案1：2台制冷量为1453 kW吸收式冷水机组。

方案2：2台制冷量为1407 kW离心式冷水机组+热网。

方案3：8台制冷量为351 kW空气源热泵机组。

三种方案的定量指标值如表4。

表4 定量评价指标值?
图4 冷热源方案评选案例
将三个方案的定量指标输入冷热源方案评选软件，选中相应方案，即显示各方案综合关联度。

如图4，结果如下：-1<k2<0；k1，k6<-1。

所以，方案 2为可转化为标准方案的可行方案，方案1/6为淘汰方案。

k2值最大，所以方案2为最优方案，建议采用。

4 结论
1）应用专家排序法计算影响冷热源方案评选的6个指标的权重，并对其进行显著性检验，保证权重结果真实可信。

2）使用专家调查法对评选冷热源方案定性指标进行研究，量化定性指标，完善冷热源方案评选体系。

3）采用Visual Basic 6.0计算机语言编制冷热源方案评选程序，界面友好，使用便捷，结果直观，可以在工程实际中广泛应用。

参考文献
【相关文献】
[1] 周倩.基于方案排队法的空调系统冷热源优化布局[J].甘肃科学学报,2013,25(4):87-91.
[2] 沈红.灰色物元分析法在空调冷热源方案评选中的应用[J].暖通空调,2001,31(1):32-34.
[3] 刘成.基于可拓理论的空调冷热源方案的评选[J].甘肃科技纵横,2014(12):38-39.
[4] 陈玉祥.专家调查法[J].青年研究,1983(4):63-64.
[5] 李仲来.确定因素权重的专家调查法[J].教育学报,1991(2):35-38.。