天津动物园热源方案优选

1、 天津动物园热源方案优选摘要：冷热源是空调系统的重要组成部分，其设计合理与否直接影响空调系统的使用效果、运行的经济性等问题。在层次分析法（AHP）基本原理介绍基础上，建立基于AHP法的空调冷热源方案决策评价模型。本文以天津动物园的采暖为例，采用层次分析法对三种热源方案进行了分析比较，从而得出其采暖的最佳方案。结果表明，AHP法能够成功地应用于空调冷热源方案选择的决策，提高了决策的合理性和科学性。关键词：层次分析法热源方案选择0引言冷热源是空调系统的重要组成部分，空调冷热源的选择涉及技术条件、经济条件、环境影响、社会效益等诸多因素，是一个多属性决策问题。要选择一个最优的设计方案，必须综合考虑各种

2、因素的影响。天津动物园始建于1975年，每到冬季来临，动物园的供热系统就面临考验。因为动物的种类和生活习性不同，以至于采暖季未到，天津动物园就开始集中供热，供暖期长达6个月，而且各馆舍的温度要保持在18至25摄氏度之间不等。根据这种情况，动物园需采取各种供暖方法，以满足动物的需要。本文提出了三种热源方案为动物园供暖，运用层次分析法，从经济性、技术条件、环境影响、社会效益和运行管理五个方面进行综合分析，得到最佳的热源形式。1、AHP优选模型层次分析法是一种定性与定量分析相结合的多目标决策分析方法，即能进行定量分析，又能进行定性的功能评价。具体来说，就是根据问题的性质和要达到的总目标，将问题分解为

3、不同的组成因素，并按照因素间的相互关联影响和隶属关系将其按不同层次聚集组合，形成一个多层次的分析结构模型，并最终把系统分析归结为最低层（方案层）相对于最高层（决策目标）的相对重要性权值或相对优劣次序的排序问题。AHP法思路简洁，使用灵活，为空调冷热源方案选择提供了一种有效的定量分析方法，避免了决策的主观片面性，增强了决策的客观性、科学性。AHP法通常包括以下几个步骤：（1）建立分层结构，画出分层结构图。（2）构造判断矩阵，求相应的层次单排序。（3）计算组合权重，进行层次总排序311、建立层次结构模型进行层次分析，首先要对问题所涉及的因素进行分类，然后构造一个各因素之间相互关联的层次结构模型，如

4、图1所示。第1层为目标层，第2层为准则层（衡量目标能否实现的标准层），第3层为方案层。知宦且标方案1方寒2方案n方案层F目标层0图1层次结构模型图12、构造判断矩阵层次分析法要求对每一层次各因素的相互重要性给出判断，并将判断结果以数值表达出来。设判断矩阵为B=(b.)(i,j=1,2,.,n),其中b.表示b.对b.的相对重要性，且b.=1b.，jj.jijjib.=1，即B为反对称矩阵，写成：ll耳耳be1IK5.iB01%RJI层次分析法相对重要性判断标度采用萨迪提出的19标度方法，具体含义如表1所/示0表1层次分析法相对重要性判断标度掠度含义13579表示因素i与相比丈具言同样重兴性表示

5、因素与j相比山比j稍微重雯表示阂盍门打相比显比J明杲重箜表示冈盍1|相比“比强烈重韭表示因盍门相比击比j极端重韭2.4.6.8衷示需蹩在上述两个标度之间折中确定13、层次单排序及一致性检验判断矩阵B对应于最大特征值值口/乂的特征向量W，经归一化后即为同一层次相应因素对于上一层次某因素相对重要性的排序值。判断矩阵的一致性可用随机一致性指标来检验,一致性指标计算公式为：九-nCmax1n-1式中：C随机一致性比率;RC一一致性指标;RI平均随机一致性指标;n判断矩阵B的维数。表2给出了样本的Ri平均值。当计算得到CRV0.1时，认为判断矩阵具有满意的一致性，可以接受；当C0.1时，需重新赋值、修正

6、，直到检验通过为止。R表2随机一致性指标矩阵维数il3斗561910C-0.580.901.12i2斗1.321.4T1.451.4914、层次总排序及一致性检验上面得到的是一组元素对其上一层中某元素的权重向量。对于最高层(总目标)，其层次单排序即为总排序。如准则层C各要素对于目标层O的单排序值为匕，a2，.，a，TOC o 1-5 h z12m各方案层P各要素对准则层C的层次单排序为b.,b2b.。那么，方案层各因素j1j2jn的层次总排序权重为b2，.，b为：12nb=兰ba(i1,2,.,n)i(/jj1方案层的总排序结果也就是各被选方案的优劣次序。2、工程实例一天津动物园21、工程方案

7、介绍本工程供热面积约为2.3万平方米，主要为动物馆舍，其中办公面积约2500平方米。该工程供暖终端用户比较分散，室外干、支管总长度约6000米；供暖期6个月，从每年的10月15日至次年的4月15日；而且各馆要求室内温度不同，情况比较复杂，采暖目的主要是满足动物的热舒适要求。动物园的整体特点是馆舍众多，不同馆舍所要求的室内状态参数也不相同，馆舍之间相距比较远，所以对天津动物园的供暖进行了分区设计，分区的供暖模式非常适合动物园馆舍分散和馆舍内采暖温度不同特点。本方案把整个工程分成6个区，具体分区表3如下：表3天津动物园采暖方案分区表分区馆名建筑面积m2温度。C负荷W合计kW绿化办380182470

8、0兽医院435.6418283171繁殖场1581.3518102788233动力办4171827105配餐761.341849487河马馆596.5118198202犀牛馆244.81883666167大象馆1424.471863094狮虎猛寒3811560003小兽舍600.461513490893袋鼠馆133.51188295综合楼1429.520114360两栖馆3027.3320676620攀禽馆652.2420622224鸣禽馆118620142078255维修办540.782033875食火鸡1102016771猿猴馆130920821325猩猩馆841

9、20101320262熊猫馆5961465258训兽团29120133636仙客来餐厅59720131937226长颈鹿馆7052093702总计19688.932036根据工程所在地的气候条件和环境位置，结合工程实际，考虑了以下3个空调热源备选方案：方案I：燃煤锅炉；方案II：燃气锅炉+水源热泵；方案III：风冷热泵+水源热泵+太阳能集热器。211方案I根据锅炉房总计算负荷2036KW(2.036MW)，可以选用3台4T/h燃煤锅炉。供热参数为供水温度80C，回水温度60C。2.1.2方案II动物园现有一口地热井位于动物园锅炉房院内，井深1000米,出水温度45C，泵深120米，水质较好，可

10、将其作为热源，为1、2、6区供热，占总负荷的30%。因考虑到有城市燃气管道经过动物园周边，有天然气资源可以利用，因此采用燃气锅炉和水源热泵相结合的热源形式可以充分利用资源，也有利于节能，燃气锅炉承担3、4、5区的负荷，占总负荷的70%。选用6台制热量为138kw/台的水源热泵，2台燃气锅炉。213方案I风冷热泵承担4区负荷，为255kW，占总负荷的12.5%；水源热泵承担1、2、3、5及6区长颈鹿馆负荷，为1648kW，占总负荷的81%；太阳能集热器承担仙客来餐厅负荷，为132kW，占总负荷的6.5%。选用2台制热量为136kw/台的风冷热泵，6台制热量138kw/台的水源热泵，2台制热量10

11、6.9kw/台的水源热泵6台制热量150kw/台的水源热泵，300m2的太阳能集热器。22、方案评价层次结构模型把方案初投资、年运行费用、运行稳定性、环境影响和操作管理5个指标作为方案优劣评判的依据，构建如图2所示的方案评价层次结构模型，各方案的评价指标参数如表4所示，其中初投资、年运行费用这些定量指标采用实际数据定量比较，而运行稳定性、操作管理、环境影响这些模糊定性指标采用1-9标度的方法构造比较矩阵。C：系统热源形式rY15Y2Y3图2方案评价层次结构模型表4各方案的评价指标参数评价指标评价指标重视程度、*fTT-万案I方案II方案III初投资坷/万元很重视210355466年运行费用B2

12、/万元重视8911035环境影响b3稍重视较差一般较好运行稳定性B4稍重视较好一般较差操作管理b5较重视较差较好较好初投资包括设备费、安装调试费和工程概算。运行费包括能耗费（水、电、燃料费）和折旧。23、运用层次分析法定量计算根据结构模型图2,建立判断矩阵，按照前述方法保证其满意的一致性，用方根法计算排序权值。表5判断矩阵及单排序一致性验证表B层A层权重一致性检验BBBBB12345九一nC=maxBi1134560.473In-1二0.056587B13450.265R=1.1223IcC11C-PB1230.127RR343I-0.050.1111B4542130.087通过一致性检验11

13、11B10.04856533C层-B1权重一致性检验Y1Y2Y3九一n71233CmaxY110.4901n-1421051.64x10-742466Y210.290R0.5871355I105355Y310.220C2.83x10-70.1233466RC层B2权重一致性检验Y1Y2Y3小九一n11035CmaxY110.230In-189893.71x10-7897Y210.186R0.5811022I897Y310.584C二6.4X10-70.13522RC层B3权重一致性检验Y1Y2Y311_九nccpcY110.105Cmax=0.019351n1Y23110.258R0.583I

14、Y35310.637C0.330.1RC层B4权重一致性检验Y1Y2Y3九一n小小小.”Y11230.539Cmax0.00461n1Y212120.297R0.58Y31110.164C0.00790.132RC层B5权重一致性检验Y1Y2Y3小九n11QmaxY11330.144In14.02x10-7Y23110.428R0.58iY33110.428C6.94X10-7TT-万案I0.4900.2300.1050.5390.1440.360方案II0.2900.1860.2580.2970.4280.266方案III0.2200.5840.6370.1640.4280.374由表6可知，方案III风冷热泵+水源热泵+太阳能集热器为最佳方案。3结论从上面分析可知，三个方案的排序结果相差并不是非常大，这主要是因为5个指标中初投资的权重较大，三个方案初投资的相对比重可以定量计算，而方案I的初投资又是最小的，0.49x0.4730.360=64.4%占绝对优势；另外，赋值时存在较强的主观性、设备的价格不能准确确定。对于不同的工程项目，可备选的空调冷热源方案有多种，采用的评价标准也不尽相同，加上评价过程中评价标准的权重取