综合评价方法在暖通空调设计方案中的应用

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摘要：介绍了现代决策理论中的综合评价方法以及综合评价常用的数学模型：线性加权综合法、非线性加权综合法以及逼近理想点（TOPSIS）方法,讨论了暖通空调问题设计的综合评价特征,从数学和实用的角度分析了综合评价方法对于暖通空调设计方案的评价及决策方面的适用性及优势,提出了将综合评价方法应用于暖通空调设计方案的评价及决策中这一构想。

关键词：综合评价方法；暖通空调；（非）线性加权法；逼近理想点方法

收稿日期：2010-12-25

作者简介：田金乙（1987―），男，河南偃师人，郑州轻工业学院机电工程学院建筑环境与设备工程专业学生。

中图分类号：TU831.3

文献标识码：A

文章编号：1674-9944(2011)01-0167-03

1 引言

随着科技与经济的迅猛发展,人们的生活水平显著提高。人们不再仅仅满足于建筑物挡风遮雨、冬暖夏凉这些最基本的功能要求,而把更多的目光投向了室内环境品质MNEOP、建筑耗能、建筑系统的安全可靠运行和经济性上。另一方面,气候变化问题也越来越受到人们的关注,哥本哈根会议艰难的谈判就是证明。绿色建筑在我国日益得到推广,更加深化了建筑品质的概念。而建筑品质的改善,建筑耗能的降低,暖通空调系统在其中起了举足轻重的作用。

2 综合评价方法简介

综合评价的问题，对被评价对象所进行的客观、公正、合理的全面评价。通常的综合评价问题都是有若干个同类的被评价对象(或系统),每个被评价对象往往都涉及到多个属性（或指标）。

综合评价的目的，根据系统的属性判断确定这些系统的运行（或发展）状况哪个优,哪个劣,即按优劣对各被评价对象进排序或分类。这类问题又称为多属性（或多指标）的综合评价问题。

综合评价的应用，研究多目标决策问题的前提,因此研究解决这类问题在实际中是很有意义的,特别是在政治、经济、社会及军事管理、工程技术及科学决策等领域都有重要的应用价值。

2.1 构成综合评价问题的5个要素

2.1.1 被评价对象

被评价对象就是综合评价问题中所研究的对象,或称为系统。通常情况下,在一个问题中被评价对象是属于同一类的,且个数要大于1,不妨假设一个综合评价问题中有n个被评价对象（或系统）,分别记为S1,S2,…,Sn(n>1) 。

2.1.2 评价指标

评价指标是反映被评价对象(或系统)的运行(或发展)状况的基本要素。通常的问题都是有多项指标构成,每一项指标都是从不同的侧面刻画系统所具有某种特征大小的一个度量。

一个综合评价问题的评价指标一般可用一个向量表示,其中每一个分量就是从一个侧面反映系统的状态,即称为综合评价的指标体系。

评价指标体系应遵守的原则：系统性、科学性、可比性、可测性（即可观测性）和独立性。这里不妨设系统有m个评价指标（或属性）,分别记为x1,x2,…,xm(m>1),即评价指标向量为x=(x1,x2,…,xm)T。

2.1.3 权重系数

每一综合评价的问题都有相应的评价目的,针对某种评价目的,各评价指标之间的相对重要性是不同的,评价指标之间的这种相对重要性的大小可以用权重系数来刻画。

当各被评价对象和评价指标值都确定以后,问题的综合评价结果就完全依赖于权重系数的取值了,即权重系数确定的合理与否,直接关系到综合评价结果的可信度,甚至影响到最后决策的正确性。

2.1.4 综合评价模型

对于多指标（或多因素）的综合评价问题,就是要通过建立合适的综合评价数学模型将多个评价指标综合成为一个整体的综合评价指标,作为综合评价的依据,从而得到相应的评价结果。

2.1.5 评价者

评价者是直接参与评价的人,可以是某一个人,也可以是一个团体。对于评价目的选择、评价指标体系确定、评价模型的建立和权重系数的确定都与评价者有关。

2.2 综合评价的一般步骤

明确评价目的；确定被评价对象；建立评价指标体系（包括评价指标的原始值、评价指标的若干预处理等）；确定与各项评价指标相对应的权重系数；选择或构造综合评价模型；计算各系统的综合评价值,并给出综合评价结果。

评价指标类型的一致化。一般说来,在评价指标x1,x2,…,xm(m>1)中可能包含有“极大型”指标、“极小型”指标、“中间型”指标和“区间型”指标。

极大型指标:总是期望指标的取值越大越好；极小型指标:总是期望指标的取值越小越好；中间型指标:总是期望指标的取值既不要太大,也不要太小为好,即取适当的中间值为最好;区间型指标:总是期望指标的取值最好是落在某一个确定的区间内为最好。

（1）极小型指标。对于某个极小型指标x,则通过变换x′=1x(x>0),或变换x′=M-x,其中M为指标x的可能取值的最大值,即可将指标x极大化。

（2）中间型指标。对于某个中间型指标,则通过变换，公式如下：

其中［a,b］为指标x的最佳稳定的区间c=max{a-m,M-b},M和m分别为指标x的可能取值的最大值和最小值。即可将区间型指标 极大化。

2.3 评价指标的无量纲化

在实际中的评价指标x1,x2,…,xm(m>1)之间,往往都存在着各自不同的单位和数量级,使得这些指标之间存在着不可公度性,这就为综合评价带来了困难,尤其是为综合评价指标建立和依据这个指标的大小排序产生不合理性。

如果不对这些指标作相应的无量纲处理,则在综合评价过程中就会出“大数吃小数”的错误结果,从而导致最后得到错误的评价结论。无量纲化处理又称为指标数据的标准化,或规范化处理。常用方法为标准差方法、极值差方法和功效系数方法等。

2.4 综合评价的数学模型

2.4.1 线性加权综合法

线性加权综合法，用线性加权函数y=∑mj=1wjxj作为综合评价模型,对n个系统进行综合评价。线性加权综合法的适用条件:各评价指标之间相互独立。对于不完全独立的情况采用该方法,其结果将导致各指标间信息的重复,使得评价结果不能客观地反映实际。

2.4.2 非线性加权综合法

非线性加权综合法用非线性函数公式如下：

经过计算,按照yi(i=1,2,…,n)值的大小对各被评价方案进行排序选优,显然是其值越小方案就越好。特别地,当某个yi=0时,即达到了理想点,则对应的方案就是最优的。

3 暖通空调问题设计的综合评价特征

3.1 决策问题多目标性

比如在决定一项工程的中央空调主机选择这一问题时,可用于决策的目标大致可以有以下几方面：最初投资费用、运行费用、环境影响、机房占地面积、运行寿命、可调节及控制程度等,这些都对选取什么样的方案有十分重要的影响。

3.2 决策方案多样性

由于暖通空调工程的具体情况不同,可供选择的设备多样性等原因,导致决策方案具有多样性,同样一个问题,如在选择中央空调冷源时,可供选择的方案就可能有以电为能源的螺杆、离心机,以燃气为能源的直燃机按冷却介质区分的风冷机、水冷机等各种方案。

3.3 决策分析的模糊性

在对决策方案进行评价时,有许多指标无法或无必要进行精确定义和度量,比如用户的满意程度、服务的支持指标在不同的具体问题中具有一定的模糊性。

3.4 决策分析的群体性

由于暖通空调方案的决策往往难由一个人说了算,更多的是业主、设计方、厂商及供应商、咨询机构等共同决策,而每一决策者的利益、偏好、观点都有所不同,因此有必要建立一套群体决策的机制及方法。

4 结语

由于暖通空调问题的决策具有综合评价的特征,因此在其方案决策与评价过程中引入综合评价方法,建立一套适合于实际工程的决策机制及方法,对提高决策质量,避免浪费,提高投资效益,满足人们的需求都具有十分重要的意义。

以低排放、低污染、低能耗为基础经济模式的“低碳经济” 已悄然而至,也必将在我国转变经济增长方式,增强可持续发展能力。消化和满足我们暖通空调产品市场的“低碳暖通空调”将成为一个必然的趋势,低碳因素将被越来越多的考虑进暖通空调系统方案的设计中,而由此引起的综合评价问题的将越来越多,综合评价问题的意义深远而重大,有待进一步研究。

参考文献：

［1］ 赵加宁，罗志文.暖通空调设计方案综合评价决策进展与展望［J］.洁净与空调技术,2005（3）：12~16.

［2］ 袁 清.“低碳经济”背景下暖通空调产业的嬗变［J］.低碳经济,2010（2）:32~33.

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