太阳能压缩式热泵安全运行模糊评判

2020-04-23王洪利刘楠

华北理工大学学报(自然科学版) 2020年2期

王洪利，刘楠，2

(1.华北理工大学冶金与能源学院，河北唐山 063210；2.乐亭县工业和信息化局，河北唐山 063600)

作为清洁能源利用技术，太阳能热泵以其高效节能、清洁无污染和应用范围广等优点备受关注[1-3]。然而，不同的安全管理、系统设计及防灾设备等因素将直接影响太阳能热泵系统的安全运行，并在一定程度上制约太阳能热泵技术的推广和应用。针对上述问题，开展太阳能热泵安全运行评价研究，为系统的设计、施工、审核和防灾监督检查提供依据[4，5]。模糊综合评判是利用模糊数学原理分析和评价具有“模糊性”的事物的分析方法[6]。太阳能热泵安全运行是一个模糊概念，在安全与危险之间并无明确的界限，可以采用模糊综合评判方法对其评价[7-9]。从系统设计、安全管理、应急设备和防灾设备4个方面综合考虑，并利用调查数据对唐山市某太阳能压缩式热泵进行实例分析，以其为热泵的安全运行提供基础数据和理论指导。

1 评价指标体系划分和方法

1.1 评价指标体系

我国关于太阳能热泵利用技术日益规范，如《家用空气源热泵辅助型太阳能热水系统技术条件》(GBT23889-2009)，并逐年对该标准进行修订。针对空调和热泵事故发生特点，运用模糊评判方法，从安全管理、系统设计、防灾设备和应急设备等4个方面对太阳能压缩式热泵安全运行进行定性评价，见表1。

1.2 因素集和等级集的确定

1.3 因素和子因素权重系数的确定

二阶模糊综合评判权重系数包括因素权重系数和子因素权重系数。

表1 太阳能压缩式热泵安全运行评价指标及处理结果

1.4 模糊统计试验

(1)

1.5 模糊综合评判

二阶模糊综合评判分析时，先求出一阶评判，再进行二阶评判。

对于每个因素，一阶模糊综合判断矩阵R为：

(2)

(2)二阶评判B为

1.6 综合评价结果

2 算例评判

该项研究以唐山市某公司太阳能热泵为研究对象，从系统设计、安全管理、应急设备和防灾设备4个方面进行分析。基于调查统计处理，确定权重系数及隶属度参数。如下：

一阶模糊综合判断为：

B1=A1·R1=(0.314 0，0.329 0，0.180 0，0.100 0，0.077 0)

B2=A2·R2=(0.366 0，0.340 0，0.176 0，0.082 0，0.036 0)

B3=A3·R3=(0.425 0，0.290 0，0.210 0，0.048 0，0.027 0)

B4=A4·R4=(0.345 0，0.351 0，0.174 0，0.085 0，0.045 0)

一阶模糊综合判断矩阵为：

表2 太阳能压缩式热泵安全运行评判等级

表3 太阳能压缩式热泵安全运行一阶模糊综合评判结果

二阶综合模糊评判为：B=A·R=(0.367 9，0.329 5，0.183 2，0.078 2，0.041 3)，则模糊综合评价C为：

C=B·VT=80.678 8，该太阳能压缩式热泵安全运行评价得分为80.678 8，安全等级是较安全等级。

由表3可知，从系统设计、防灾设备和应急设备因素看，该太阳能压缩式热泵安全运行等级为较安全水平(分数大于80)。但从安全管理来看，该太阳能压缩式热泵安全运行等级尚未达到较安全水平。因此，在加强热泵系统设计、防灾设备和应急设备因素水平的前提下，加大在安全管理方面的监督、管理，从而进一步提高预防安全事故的发生。