中央空调几种常用风管系统的综合评价

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发布日期：2012-04-11 16:14:49 1306

摘要：本文**介绍了层次分析法的基本思想，然后建立了中央空调风管系统综合性能评价层次结构模型，并计算出该模型中各准则层和各子准则层的权重系数，**后，根据本文建立的评价模型对中央空调四种常用的风管系统进行了综合评价。评价结果标明：无论在那种具体偏向情况下，酚醛铝箔风管都具有**好的综合性能评价指标。

关键词：风管系统层次分析法综合评价

0 引言

我国现阶段中央空调系统中常用的风管有以下几种：酚醛铝箔风管、镀锌铁皮风管、玻璃钢风管和聚氨酯铝箔风管等。由于这几种风管各有特色，因此在实际的工程应用中，设计人员很难对它们进行正确的选取。为了解决这个问题，本文选用层次分析法（Analytical Hierarchy Process，简称AHP）^[1]对这几种风管系统的整体性能进行了综合评价，希望研究结果能给设计人员在工程应用中可以提供一定的参考。

层次分析法是美国运筹学家T.L.Satty等人在20世纪70年代初提出的一种科学决策方法，它将定性分析和定量分析、主观评价和客观评价有机地结合起来，因此具有实用性较好、系统性较强等优点，目前被广泛应用于社会、经济、科学管理等各个领域^[2]，在暖通空调系统中也有不少的具体应用实例^[3~4]。

1 层次分析法的基本过程

层次分析法把决策者的思维过程数量化，即将复杂的问题分解为各个组成因素，再将这些因素按支配关系分成若干组，形成一个多层次的分析结构模型，然后通过两两比较的方式确定层次中诸因素的相对重要性，这样就把系统评价转变为**底层（方案层）相对于**高层（决策目标）的相对重要性权重系数的排序问题^[1]。

层次分析法的基本过程一般分为以下几个步骤：

（1）构造层次分析结构模型

层次分析结构一般包含目标层（提出总目标）、准则层（目标层的主要影响因素）、子准则层（准则层的影响因素）和方案层（可供选择的方案）^[1]。它要求根据工程的具体情况划分层次及选择各种影响因素，才能建立起层次分析结构模型。

（2）建立判断矩阵

判断矩阵表示同层次各因素两两之间的相对重要性，它一般采用比较标准a_ij来表述这一层次中第i个元素与第j个元素的相对重要性。a_ij的取值方法有多种，本文采用Saaty 提出的1～9标度的方法，即a_ij的取值一般取正整数1～9及其倒数^[1]，具体的取值规则如表1所示。

表1 a_ij的取值规则

标度	含义
1	表示两个元素相比较，具有相同的重要性
3	表示两个元素相比较，一个元素比另一个元素稍微重要
5	表示两个元素相比较，一个元素比另一个元素明显重要
7	表示两个元素相比较，一个元素比另一个元素强烈重要
9	表示两个元素相比较，一个元素比另一个元素极端重要
2、4、6、8	为上述相邻判断的中值
若元素i和j相比较得a_ij，则元素j和i相比较为1/a_ij

（3）计算权重系数

判断矩阵确定之后，可以采用方根法求解判断矩阵的**大特征值和特征向量，对特征向量进行归一化处理即可得到各因素的权重系数。

为了保证权重系数的一致性，必须对所构造的判断矩阵进行一致性检验。只有当判断矩阵的一致性满足一定的要求时，所得到的权重系数才合理，否则就需要重新对判断矩阵中各元素的取值进行调整^[1]。

（4）确定**佳方案

计算出各准则层和各子准则层的权重系数后，就可以确定出各方案在所选定的评价指标体系中的总权重系数，即计算出同一层次所有元素相对上一层次的相对重要性的权值。

根据各备选方案总权重系数的大小，按从大到小排列各方案，即可得到备选方案的优劣次序，其中，排在**位的备选方案即为**佳方案。

2 风管系统的性能评定过程

2.1层次分析结构模型

通过对风管系统性能进行分析，并参考相关文献^[5~9]，本文将风管系统的性能分为技术性能、经济性能和环境性能三个方面（即准则层），它包括十二项评定指标（即子准则层）。这十二项具体评定指标分别为：绝热性能、容重、漏风量、消声性能、吸水率；风管一次造价、年维护费用、施工效率、降低层高程度、使用年限；防火性能、对人体危害、对环境危害等。该层次分析结构模型具体如图1所示。

风管系统综合性能

技术性能

经济性能

环境性能

图1 风管系统评价层次结构模型

2.2判断矩阵和权重系数

2.2.1准则层

在实际工程设计中，由于客户的具体要求不同，因此设计者设计时可能会有所偏重。因此本文分别从偏重经济性能、偏重技术性能和偏重环境性能等三个方面分别建立准则层的判断矩阵，然后由此计算出各个准则在各种偏向性下的权重系数。准则层各个偏向的判断矩阵和本文计算得到的各准则对应权重系数具体见表2（具体计算过程可参考文献[1]）。

表2 准则层判断矩阵和权重系数

偏向性	准则	技术性能	经济性能	环境性能	权重系数
经济性能	技术性能	1	1/2	3	0.309
	经济性能	2	1	5	0.582
	环境性能	1/3	1/5	1	0.109
技术性能	技术性能	1	3	5	0.637
	经济性能	1/3	1	3	0.258
	环境性能	1/5	1/3	1	0.105
环境性能	技术性能	1	1/3	1/5	0.105
	经济性能	3	1	1/3	0.258
	环境性能	5	3	1	0.637

2.2.2子准则层

（1）技术性能

通过参考相关文献^[5~9]，可建立起风管系统技术性能的判断矩阵，然后计算出各项技术性能指标对应的权重系数（计算过程可参考文献[1]）。具体计算结果见表3。

表3 技术性能判断矩阵和权重系数

	绝热性能	容重	漏风量	消声性能	吸水率	权重系数
绝热性能	1	3	7	5	9	0.537
容重	1/3	1	3	2	4	0.206
漏风量	1/7	1/3	1	1/2	3	0.081
消声性能	1/5	1/2	2	1	5	0.137
吸水率	1/9	1/4	1/3	1/5	1	0.039