供暖系统综合评价研究综述

来源:用户上传      作者:

　　摘  要：对现有供暖系统综合评价方法进行分析，从供暖系统评价指标选择、指标权重确定和综合评价模型构建三方面进行了分类综述和评价，提出一套供暖系统综合评价方法。分析表明，以节能性、经济性、技术成熟度、热舒适性以及环保性作为指标时可以对供暖系统进行全面评价;极差最大化赋权法可以有区分地确定不同指标权重;灰色关联法相比于其他方法不依赖样本数量且科学性较强，适用于供暖系统评价。
　　关键词：综合评价;供暖;灰色关联法;综述
　　中图分类号：TU83          文献标志码：A 文章编号：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
　　隨着时代的发展，供暖已经逐渐从免费福利向商品化和市场化转变[1]，供暖也成为了与城市能源、环境密切相关的重大战略问题[2]。这就使得在供暖过程中我们既要节能也要环保，而且不同供暖方式在初投资、环境影响、舒适性等的评判各不相同，具体工程的实际条件也有很大差异，因此就具体情况如何选择最优的供暖方案就尤为重要。
　　由于我国供热采暖研究工作起步较晚，评价体系尚不完善，建立一套完整科学的综合评价体系对供热采暖系统选择具有重要意义。
　　1 供暖系统综合评价指标确定
　　事物的发展往往遵循从简单到复杂的自然规律。起初人们关注的重点仅仅在于供暖系统是否能够满足最基本的热舒适要求。从理论研究、现场研究到构建模型，经过几十年的发展，对于室内热舒适性的研究越发完善[3]。随后供暖系统的经济性能被专家纳入评价体系中[4]。随着第三次世界能源危机的出现，人们逐渐认识到资源的有限性。而冬季供暖系统的耗能在整个国民经济的能耗中占有很大比例。因此，人们开始尝试从能耗方面去评价采暖系统，节能性渐渐成为衡量方案优劣的一个重要指标[5]。
　　但经过数十年的研究发现，单一地从经济、能耗或环境进行评价并不能完整地反映出被评对象的综合品质。郑忠海等人[6]引入供暖3E指标即能耗、经济以及环境指标对城市热源进行评价，为城市供暖发展规划提供了理论基础。刘娇娇等人[7]将环保、节能、经济以及能源技术性作为评价指标对住宅、商场等五种建筑类型进行分析，并优选出最佳供暖方案。许晓坤等人[8]则构建舒适度、能耗、经济性三要素权重方程，对汉中地区供暖方式进行优选，认为水源热泵和燃气壁挂炉更适合该地区。
　　对国内外文献进行分析发现可以从节能、经济性以及技术环保性等方面对供暖系统进行全面综合评价。引入等效电概念[9]对系统节能方面进行分析，可以综合评价能源的数量与质量且可以清晰反映出能源输送与转换各个环节的损失流通情况。经济性指标可以采用全寿命周期法对供暖系统建造、运行、处置等整个寿命周期内所消耗费用总和进行分析。分别通过技术系统进化理论[10]、Airpak数值模拟以及污染物环境价值概念[11]等对技术环保性中的技术成熟度、热舒适性以及环保性等评价指标进行确定。
　　2 采暖综合评价权重确定
　　权重确定对于能否得到科学合理的结果具有重要影响。何冰等人[12]通过对前人研究不足的补充，就大气质量评价中各评价指标权重的确定进行了探讨，提出了层次分析赋权法，并通过实例对该方法进行了验证。随后，层次分析赋权法被应用在市场营销、环境监测、公司绩效评价等社会不同行业[13-14]。德尔菲法则通过不断对专家进行咨询、反馈、再咨询最终达成统一意见，从而对评价指标进行赋权[15-16]，但其调查人群具有很高的专业性，且研究步骤过于复杂，因此很难应用在日常的实际评价当中。
　　以层次分析法和德尔菲法为代表的主观赋权法虽然能够很好地反映出需求对象以及行业内权威人士的主观意愿，但其决策以及评价结果欠缺科学性和稳定性。而客观赋权法则直接对指标值进行数理分析得到指标权重[17-20]。对不同客观赋权法的实际应用进行对比分析认为，变异系数法适用于不同指标独立性很强的问题;反之，熵权法可以很好地解决各指标之间具有复杂联系的问题;但当指标过多且计算量很大时，应选用主成分分析法，在得到准确结果的同时可以大幅减少工作量。 　　虽然客观赋权法有很强的规范性，但其受到数据的影响较大，不能体现评判者的重视程度，可能会出现指标权重与实际重要程度相悖的情况，因此可以采用组合赋权法进行权重确定，组合赋权法通过不同数学方法将主、客观赋权结果进行组合得到指标权重[21-24]。通过研究，单纯将主、客观权重向量相加或相乘并没有太大意义，其可解释性较差[25]。客观修正主观得到的权重大小体现了主观权重的优点，相邻指标重要性之比又体现了客观权重的优点，相比于乘法合成和加法合成更加合理。而极差最大化赋权方法区分度好，且组合过程中不涉及主、客观权重的直接运算，更为灵活。综上所述认为极差最大化赋权法是最合理的。
　　3 采暖综合评价模型建立
　　层次分析法可以将复杂问题层次化，达到逐层进行比较从而为最终决策提供定量依据的目的。李斌等人[26]应用层次分析法建立供暖模式综合评价体系，从社会、经济以及能耗三个方面对九种供暖方式进行比较，为供暖方案优选提供参考。嵇远等[27]利用层次分析法构建了以环境效益、经济效益、设施能耗为一级指标，锅炉成本等项二级指标的指标体系。运用模糊矩阵，对乌鲁木齐市某集中供热锅炉煤改气方式改造前后各项指标进行评价，得出燃气改造方式优于燃煤方式。
　　高立新、陆亚俊[28]指出供暖方案的选择除了是多目标决策问题之外，还具有不确定性和模糊性，因此将模糊理论引入到方案优选当中。张亮[29]采用模糊综合评判法对多种锅炉供热模式的节能环保效益、经济效益与社会效益，對小区供热系统进行评价，得出生物质锅炉的综合效益较好的结论。
　　而灰色理论在20世纪80年代被提出后，也被研究者应用到了暖通空调方案的评价上。胡松涛等人[30]将节能、经济、环保作为评价指标，采用灰色关联法对不同供暖方案进行比较，为供暖改造提供参考。荆有印等人[31]利用灰色关联法建立综合评价模型，确定了燃气锅炉为住宅供暖最佳方案，并认为灰色关联法简单易行且结果准确。
　　通过分析认为：层次分析法虽然计算简便、结果直观且能将定性分析与定量分析结合起来，但其主观性强，且结果粗糙，难以服众;模糊综合评判法虽然可以对具有模糊性的问题进行精确分析，但无法解决指标相关造成的信息重复，且较依赖于评价者的主观判断，因此更适用于社科类问题评价;灰色关联法计算量较小且不依赖样本数量进行分析，但需要人为确定分辨系数;而主成分分析法和因子分析法都是用较少的变量分析大量的问题，但需要大量的样本数据且数据要符合某种概率分布。
　　4 结束语
　　多目标综合评价广泛应用于生活中的各个方面，而供暖的方式以及选择时需要考虑的因素越来越多，采用多目标综合评价能得到更加合理的优选方案。通过对参考文献进行综述认为：选择节能、经济性、技术成熟度、热舒适性以及环保性等作为指标可以科学全面地对供暖系统进行评价;对比不同的赋权方法，可以选择极差最大化赋权法对评价指标权重进行确定;可以选择灰色关联法对供暖系统进行综合评价，但需要注意分辨系数的确定。
　　参考文献：
　　[1]曹军.西藏住宅区域供暖系统方案优化选择[D].西华大学，2006.
　　[2]周可.热泵系统在集中供热中的应用[D].北京建筑大学，2017.
　　[3]Myhren J A， Holmberg S. Flow patterns and thermal comfort in a room with panel， floor and wall heating[J]. Energy & Buildings， 2008， 40（4）：524-536.
　　[4]BEHRMAN I E. Economies in selection of fuel for the hospital heating plant.[J]. Pubmed，1951，25（5）.
　　[5]刘元芳.集中供热系统热力学分析与优化研究[D].东北石油大学，2013.
　　[6]郑忠海，付林，狄洪发，等.利用层次分析法对城市供热方式的综合评价[J].暖通空调，2009，39（08）：96-98.
　　[7]刘娇娇.华北地区某县城采暖热源方式综合评价研究[D].华北电力大学，2017.
　　[8]许晓坤.汉中市居住建筑不同供暖方式的对比研究[D].西安建筑科技大学，2015.
　　[9]江亿，杨秀.在能源分析中采用等效电方法[J].中国能源，
　　2010，32（05）：5-11.
　　[10]王秀红，周九常.TRIZ原理在产品技术成熟度预测中的应用[J].科技进步与对策，2008（03）：15-17.
　　[11]邢通.利用风电供暖的价值分析及优化调度模型研究[D].华北电力大学，2014.
　　[12]何冰，袁顺华.层次分析法与大气质量评价中的赋权[J].城市环境与城市生态，1988（04）：40-42.
　　[13]孟宪宇.我国钢铁业上市公司绩效评价[D].长春理工大学，2010.
　　[14]潘本锋，杜丽，李莉娜.层次分析赋权法在城市空气质量排名中的应用[J].中国环境监测，2015，31（02）：44-47.
　　[15]Norman Dalkey，Olaf Helmer. An Experimental Application of the Delphi Method to the Use of Experts[J]. Institute of Management Sciences，1963，9（3）.
　　[16]Dupras C，Birko S，Affdal O， et al. Governing the futures of non-invasive prenatal testing： An exploration of social acceptability using the Delphi method[J]. Social Science & Medicine， 2020，112930. 　　[17]周健，赵子定，高波.灰色统计——德尔菲法在农业环境质量评价中的应用[J].环境污染与防治，1989（05）：31-33+47.
　　[18]Alver A， Kazan Z. Prediction of full-scale filtration plant performance using artificial neural networks based on principal component analysis[J]. Separation and Purification Technology， 2020，230：115868.
　　[19]Ren L，Song C，Wei W， et al. Reservoir effects on the variations of the water temperature in the upper Yellow River， China， using principal component analysis[J]. Journal of Environmental Management， 2020，262：110339.
　　[20]李萍，魏朝富，邱道持.基于熵权法赋权的区域耕地整理潜力评价[J].中国农学通报，2007（06）：536-541.
　　[21]汪泽焱，顾红芳，益晓新，等.一种基于熵的线性组合赋权法[J].系统工程理论与实践，2003（03）：112-116.
　　[22]徐泽水，达庆利.多属性决策的组合赋权方法研究[J].中国管理科学，2002（02）：85-88.
　　[23]陶菊春，吴建民.综合加权评分法的综合权重确定新探[J].系统工程理论与实践，2001（08）：43-48.
　　[24]李刚，迟国泰.级差最大化组合赋权的人的全面发展评價模型及实证[J].中国软科学，2009（09）：147-155.
　　[25]李刚，李建平，孙晓蕾，等.主客观权重的组合方式及其合理性研究[J].管理评论，2017，29（12）：17-26+61.
　　[26]李斌，孙恩慧，史良宵，等.我国北方部分乡村地区供暖模式调查研究与综合评价[J].暖通空调，2017，47（04）：46-51+18.
　　[27]嵇远，谢海燕，孙英战.燃煤、燃气锅炉综合效益模糊评价及分析结果——以乌鲁木齐市集中供热锅炉为例[J].环境科学与管理，2012，37（06）：176-180.
　　[28]高立新，陆亚俊.空调冷热源方案的模糊优选[J].建筑热能通风空调，2001（06）：4-7.
　　[29]张亮.不同热源供暖性能的比较与评价研究[D].西安建筑科技大学，2010.
　　[30]胡松涛，李阳盈，季永明，等.多属性决策及灰色关联投影法在供暖方案选择中的应用[J].暖通空调，2019，49（12）：80-85.
　　[31]荆有印，柴保双，方月兰.基于灰色关联分析法的供暖方案的优化选择[J].节能，2006（12）：13-14+2.
转载注明来源:https://www.xzbu.com/1/view-15251961.htm