建筑室內環境空氣質量模糊綜合評價方法

潘 孝 輝

(浙江大學建筑設計研究院有限公司，浙江 杭州 310028)

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建筑室內環境空氣質量模糊綜合評價方法

潘 孝 輝

(浙江大學建筑設計研究院有限公司，浙江 杭州 310028)

按照GB/T 18883—2002室內空氣質量標準，將室內環境空氣質量劃分為五個等級，并根據模糊數學原理，建立了模糊綜合評價模型，對四個建筑室內環境空氣質量進行了評價，為室內空氣污染監控和治理提供了科學依據。

室內環境，空氣質量，模糊綜合評價法，污染物

0 引言

隨著生活水平的提高，人們對于工作和生活的室內空間裝飾要求越來越高。大量新型建筑材料、建筑裝飾材料以及日用化學用品的使用,使得室內會釋放出大量有害的成分,產生的室內空氣污染問題對人類的健康構成了極大的危害。因此對室內環境指標進行適時監測，并對監測數據進行科學合理的分析和評價是十分必要的。國家現行規范標準中對污染物指標分級濃度的表述是不連續的，但室內空氣質量指標濃度的變化卻是連續的,因此就造成傳統的確定性數學方法用特定的分級標準去評價室內環境空氣污染程度是不合適的。本研究引進模糊數學原理，對評價對象監測數據建立相應的模糊數學模型,并應用該模型對四個評價對象室內環境空氣質量進行模糊綜合評價,為室內空氣污染監控和治理提供科學的依據。

1 建立模糊綜合評價模型[1，2]

1.1 評價因素集

根據客觀、典型的原則，在室內空氣質量的監測指標中,選擇幾個影響較大的指標作為評價因素,組成因素集。假定每個評價對象共監測了m個評價指標,各個所選評價指標表示為Xi,則創建的評價因素集U為:U={X1,X2，X3，…，Xm}。

1.2 評價集的建立

根據GB/T 18883—2002室內空氣質量標準,室內環境空氣質量劃分成五個等級：評價集V={Ⅰ(清潔),Ⅱ(未污染),Ⅲ(輕度污染),Ⅳ(中度污染),Ⅴ(重度污染)}，取標準值為未污染值，超過標準值5倍為重度污染，超過標準值2倍為中度污染，超過標準值1倍為輕度污染，標準值1/2倍為清潔，具體描述如表1所示。

表1 室內空氣質量分級

1.3 建立模糊關系矩陣

若室內空氣質量等級由n個等級組成，參與室內空氣質量評價的評價因素有m個。將第i種指標數值歸屬為第j類室內環境空氣質量等級的可能性定義為i對j的隸屬度。將第i種指標和第j類室內環境空氣質量等級的關系定義為隸屬函數。因此這樣就形成了空氣質量評價因素與室內空氣質量等級的模糊關系矩陣R。

式中：m——評價因素，I=1，2，3，m;n——室內空氣質量等級即j=1，2，3，4，5。

本研究采用降半梯形分布函數來描述隸屬度函數關系。根據GB/T 18883—2002室內空氣質量標準，對室內各空氣質量類別的隸屬度rij按下式計算:

式中：sj——評價因素Xi的第j類室內空氣標準值；cj——評價的因素Xi的監測值。

1.4 權重值計算

權重值反映某個評價指標對評價對象屬于某個評價等級的影響程度。權重越大表明影響程度越大,反之權重越小表明影響程度越小。將監測值與標準值的比值定義為超標比。本研究中的評價指標如氨、二甲苯等,都屬于偏小型分布指標,計算式可定義如下:

式中：Ii——評價值相對于空氣質量標準超標的倍數，無量綱； cj——評價因素Xi的監測值； si——評價因素Xi各級空氣質量標準限值的均值。

計算出各個評價指標超標比并歸一化后,即得出各個評價指標的權重值，其計算公式如下:

得到權重集:W={w1,w2,w3，…，wm}。

1.5 建立模糊綜合評價模型

將評價矩陣R和權重集W進行數學矩陣運算,即得到模糊綜合評價模型，如下所示:

若bj=max(b1,b2,b3，…,bm),則表明評價對象的空氣質量級別應該屬于第j個等級。

2 室內環境空氣質量模糊綜合評價應用實例

2.1 待評價對象概況

以某市四間裝修房間為待評價對象，監測其室內各項空氣質量指標。利用前文所述方法建立的模糊綜合評價模型對待評價對象進行空氣質量評價。

2.2 建立評價因素集和模糊評價集

根據監測的四個房間室內空氣質量數據,選取4個影響較大、比較典型的指標構成評價因素集：U={X1,X2,X3,X4}={氨,甲醛，苯，二甲苯}。根據GB/T18883—2002室內空氣質量標準(見表2)，將室內空氣質量分成了五類,故確定評價集為:V={Ⅰ(清潔),Ⅱ(輕度污染)，Ⅲ(中度污染),Ⅳ(較重污染),Ⅴ(嚴重污染)}。

表2 室內空氣質量分類指標 mg/m3

2.3 建立模糊關系矩陣R

所用數據為某市四間裝修房間室內空氣質量監測數據,如表3所示。

表3 四個評價對象室內空氣質量指標監測值 mg/m3

按1.3節描述方法確定4個待評價對象的模糊關系矩陣,例如1號房間的模糊矩陣數據為:

。

按照同樣方法也可得到2號房間、3號房間與4號房間的模糊關系矩陣。

2.4 計算權重值

按照前文所述方法,計算各個評價房間各評價因素超標比和相應權重值,歸一化處理后結果列于表4中。

表4 各評價因素權重值

2.5 評價對象模糊綜合評價

將各單因素模糊關系矩陣R和所得的權重集進行數學矩陣計算,得到模糊綜合評價集。按照數值大者即所屬空氣質量等級原則，可判定各被評價房間的空氣質量具體屬于哪個等級。對四個房間分別進行上述計算，即得到綜合評價的結果，如表5所示。

運用模糊綜合評價方法對四個房間進行評價，得到如下結論：2號房間空氣已達到重度污染程度，根據權重可確定最主要污染物為氨和二甲苯；1號房間和4號房間空氣重量均為中度污染，1號房間污染物主要為甲醛，4號房間污染物主要為甲醛和二甲苯；3號房間空氣質量達標。

表5 室內環境空氣質量模糊綜合評價結果

3 結語

1)運用模糊綜合評價方法對某市四間裝修房間室內空氣質量進行客觀與合乎實際的評價；將室內環境空氣質量進行科學合理地分級,使得評價結果精確且易為理解和接受，能為實際應用提高科學的依據。

2)評價結果顯示：2號房間空氣已達到重度污染程度，根據權重可確定最主要污染物為氨和二甲苯；1號房間和4號房間空氣重量均為中度污染，1號房間污染物主要為甲醛，4號房間污染物主要為甲醛和二甲苯；3號房間空氣質量達標。

[1] 姚光德.模糊綜合評判在水質綜合評價中的應用[J].四川環境，1991，10(1)：40-43.

[2] 胡永宏,賀思輝.綜合評價方法[M].北京:科學出版社,2000:25-32.

The fuzzy comprehensive evaluation method of building indoor environment air quality

Pan Xiaohui

(ArchitecturalandDesignResearchInstitute,ZhejiangUniversity,Hangzhou310028,China)

According to the GB/T 18883—2002IndoorAirQualityStandard, this paper divided indoor environment air quality into five grades, and according to fuzzy mathematics principle, established the fuzzy comprehensive evaluation model, evaluated the four building indoor environment air quality, provided scientific basis for indoor air pollution monitoring and control.

indoor environment, air quality, fuzzy comprehensive evaluation method, pollutant

1009-6825(2016)31-0198-02

2016-08-26

潘孝輝(1983- )，男，工程師

TU831

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