中央空調幾種常用風管系統的綜合評價

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發布日期：2012-04-11 16:14:49 1374

摘要：本文**介紹了層次分析法的基本思想，然后建立了中央空調風管系統綜合性能評價層次結構模型，并計算出該模型中各準則層和各子準則層的權重系數，**后，根據本文建立的評價模型對中央空調四種常用的風管系統進行了綜合評價。評價結果標明：無論在那種具體偏向情況下，酚醛鋁箔風管都具有**好的綜合性能評價指標。

關鍵詞：風管系統層次分析法綜合評價

0 引言

我國現階段中央空調系統中常用的風管有以下幾種：酚醛鋁箔風管、鍍鋅鐵皮風管、玻璃鋼風管和聚氨酯鋁箔風管等。由于這幾種風管各有特色，因此在實際的工程應用中，設計人員很難對它們進行正確的選取。為了解決這個問題，本文選用層次分析法（Analytical Hierarchy Process，簡稱AHP）^[1]對這幾種風管系統的整體性能進行了綜合評價，希望研究結果能給設計人員在工程應用中可以提供一定的參考。

層次分析法是美國運籌學家T.L.Satty等人在20世紀70年代初提出的一種科學決策方法，它將定性分析和定量分析、主觀評價和客觀評價有機地結合起來，因此具有實用性較好、系統性較強等優點，目前被廣泛應用于社會、經濟、科學管理等各個領域^[2]，在暖通空調系統中也有不少的具體應用實例^[3~4]。

1 層次分析法的基本過程

層次分析法把決策者的思維過程數量化，即將復雜的問題分解為各個組成因素，再將這些因素按支配關系分成若干組，形成一個多層次的分析結構模型，然后通過兩兩比較的方式確定層次中諸因素的相對重要性，這樣就把系統評價轉變為**底層（方案層）相對于**高層（決策目標）的相對重要性權重系數的排序問題^[1]。

層次分析法的基本過程一般分為以下幾個步驟：

（1）構造層次分析結構模型

層次分析結構一般包含目標層（提出總目標）、準則層（目標層的主要影響因素）、子準則層（準則層的影響因素）和方案層（可供選擇的方案）^[1]。它要求根據工程的具體情況劃分層次及選擇各種影響因素，才能建立起層次分析結構模型。

（2）建立判斷矩陣

判斷矩陣表示同層次各因素兩兩之間的相對重要性，它一般采用比較標準a_ij來表述這一層次中第i個元素與第j個元素的相對重要性。a_ij的取值方法有多種，本文采用Saaty 提出的1～9標度的方法，即a_ij的取值一般取正整數1～9及其倒數^[1]，具體的取值規則如表1所示。

表1 a_ij的取值規則

標度	含義
1	表示兩個元素相比較，具有相同的重要性
3	表示兩個元素相比較，一個元素比另一個元素稍微重要
5	表示兩個元素相比較，一個元素比另一個元素明顯重要
7	表示兩個元素相比較，一個元素比另一個元素強烈重要
9	表示兩個元素相比較，一個元素比另一個元素極端重要
2、4、6、8	為上述相鄰判斷的中值
若元素i和j相比較得a_ij，則元素j和i相比較為1/a_ij

（3）計算權重系數

判斷矩陣確定之后，可以采用方根法求解判斷矩陣的**大特征值和特征向量，對特征向量進行歸一化處理即可得到各因素的權重系數。

為了保證權重系數的一致性，必須對所構造的判斷矩陣進行一致性檢驗。只有當判斷矩陣的一致性滿足一定的要求時，所得到的權重系數才合理，否則就需要重新對判斷矩陣中各元素的取值進行調整^[1]。

（4）確定**佳方案

計算出各準則層和各子準則層的權重系數后，就可以確定出各方案在所選定的評價指標體系中的總權重系數，即計算出同一層次所有元素相對上一層次的相對重要性的權值。

根據各備選方案總權重系數的大小，按從大到小排列各方案，即可得到備選方案的優劣次序，其中，排在**位的備選方案即為**佳方案。

2 風管系統的性能評定過程

2.1層次分析結構模型

通過對風管系統性能進行分析，并參考相關文獻^[5~9]，本文將風管系統的性能分為技術性能、經濟性能和環境性能三個方面（即準則層），它包括十二項評定指標（即子準則層）。這十二項具體評定指標分別為：絕熱性能、容重、漏風量、消聲性能、吸水率；風管一次造價、年維護費用、施工效率、降低層高程度、使用年限；防火性能、對人體危害、對環境危害等。該層次分析結構模型具體如圖1所示。

風管系統綜合性能

技術性能

經濟性能

環境性能

圖1 風管系統評價層次結構模型

2.2判斷矩陣和權重系數

2.2.1準則層

在實際工程設計中，由于客戶的具體要求不同，因此設計者設計時可能會有所偏重。因此本文分別從偏重經濟性能、偏重技術性能和偏重環境性能等三個方面分別建立準則層的判斷矩陣，然后由此計算出各個準則在各種偏向性下的權重系數。準則層各個偏向的判斷矩陣和本文計算得到的各準則對應權重系數具體見表2（具體計算過程可參考文獻[1]）。

表2 準則層判斷矩陣和權重系數

偏向性	準則	技術性能	經濟性能	環境性能	權重系數
經濟性能	技術性能	1	1/2	3	0.309
	經濟性能	2	1	5	0.582
	環境性能	1/3	1/5	1	0.109
技術性能	技術性能	1	3	5	0.637
	經濟性能	1/3	1	3	0.258
	環境性能	1/5	1/3	1	0.105
環境性能	技術性能	1	1/3	1/5	0.105
	經濟性能	3	1	1/3	0.258
	環境性能	5	3	1	0.637

2.2.2子準則層

（1）技術性能

通過參考相關文獻^[5~9]，可建立起風管系統技術性能的判斷矩陣，然后計算出各項技術性能指標對應的權重系數（計算過程可參考文獻[1]）。具體計算結果見表3。

表3 技術性能判斷矩陣和權重系數

	絕熱性能	容重	漏風量	消聲性能	吸水率	權重系數
絕熱性能	1	3	7	5	9	0.537
容重	1/3	1	3	2	4	0.206
漏風量	1/7	1/3	1	1/2	3	0.081
消聲性能	1/5	1/2	2	1	5	0.137
吸水率	1/9	1/4	1/3	1/5	1	0.039