潘 孝 輝

(浙江大學(xué)建筑設(shè)計(jì)研究院有限公司，浙江 杭州 310028)

?

·綠色環(huán)保·建筑節(jié)能·

建筑室內(nèi)環(huán)境空氣質(zhì)量模糊綜合評(píng)價(jià)方法

潘 孝 輝

(浙江大學(xué)建筑設(shè)計(jì)研究院有限公司，浙江 杭州 310028)

按照GB/T 18883—2002室內(nèi)空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，將室內(nèi)環(huán)境空氣質(zhì)量劃分為五個(gè)等級(jí)，并根據(jù)模糊數(shù)學(xué)原理，建立了模糊綜合評(píng)價(jià)模型，對(duì)四個(gè)建筑室內(nèi)環(huán)境空氣質(zhì)量進(jìn)行了評(píng)價(jià)，為室內(nèi)空氣污染監(jiān)控和治理提供了科學(xué)依據(jù)。

室內(nèi)環(huán)境，空氣質(zhì)量，模糊綜合評(píng)價(jià)法，污染物

0 引言

隨著生活水平的提高，人們對(duì)于工作和生活的室內(nèi)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(xué)用品的使用,使得室內(nèi)會(huì)釋放出大量有害的成分,產(chǎn)生的室內(nèi)空氣污染問題對(duì)人類的健康構(gòu)成了極大的危害。因此對(duì)室內(nèi)環(huán)境指標(biāo)進(jìn)行適時(shí)監(jiān)測(cè)，并對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行科學(xué)合理的分析和評(píng)價(jià)是十分必要的。國(guó)家現(xiàn)行規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)污染物指標(biāo)分級(jí)濃度的表述是不連續(xù)的，但室內(nèi)空氣質(zhì)量指標(biāo)濃度的變化卻是連續(xù)的,因此就造成傳統(tǒng)的確定性數(shù)學(xué)方法用特定的分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)去評(píng)價(jià)室內(nèi)環(huán)境空氣污染程度是不合適的。本研究引進(jìn)模糊數(shù)學(xué)原理，對(duì)評(píng)價(jià)對(duì)象監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)建立相應(yīng)的模糊數(shù)學(xué)模型,并應(yīng)用該模型對(duì)四個(gè)評(píng)價(jià)對(duì)象室內(nèi)環(huán)境空氣質(zhì)量進(jìn)行模糊綜合評(píng)價(jià),為室內(nèi)空氣污染監(jiān)控和治理提供科學(xué)的依據(jù)。

1 建立模糊綜合評(píng)價(jià)模型[1，2]

1.1 評(píng)價(jià)因素集

根據(jù)客觀、典型的原則，在室內(nèi)空氣質(zhì)量的監(jiān)測(cè)指標(biāo)中,選擇幾個(gè)影響較大的指標(biāo)作為評(píng)價(jià)因素,組成因素集。假定每個(gè)評(píng)價(jià)對(duì)象共監(jiān)測(cè)了m個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo),各個(gè)所選評(píng)價(jià)指標(biāo)表示為Xi,則創(chuàng)建的評(píng)價(jià)因素集U為:U={X1,X2，X3，…，Xm}。

1.2 評(píng)價(jià)集的建立

根據(jù)GB/T 18883—2002室內(nèi)空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn),室內(nèi)環(huán)境空氣質(zhì)量劃分成五個(gè)等級(jí)：評(píng)價(jià)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(biāo)準(zhǔn)值為未污染值，超過標(biāo)準(zhǔn)值5倍為重度污染，超過標(biāo)準(zhǔn)值2倍為中度污染，超過標(biāo)準(zhǔn)值1倍為輕度污染，標(biāo)準(zhǔn)值1/2倍為清潔，具體描述如表1所示。

表1 室內(nèi)空氣質(zhì)量分級(jí)

1.3 建立模糊關(guān)系矩陣

若室內(nèi)空氣質(zhì)量等級(jí)由n個(gè)等級(jí)組成，參與室內(nèi)空氣質(zhì)量評(píng)價(jià)的評(píng)價(jià)因素有m個(gè)。將第i種指標(biāo)數(shù)值歸屬為第j類室內(nèi)環(huán)境空氣質(zhì)量等級(jí)的可能性定義為i對(duì)j的隸屬度。將第i種指標(biāo)和第j類室內(nèi)環(huán)境空氣質(zhì)量等級(jí)的關(guān)系定義為隸屬函數(shù)。因此這樣就形成了空氣質(zhì)量評(píng)價(jià)因素與室內(nèi)空氣質(zhì)量等級(jí)的模糊關(guān)系矩陣R。

式中：m——評(píng)價(jià)因素，I=1，2，3，m;n——室內(nèi)空氣質(zhì)量等級(jí)即j=1，2，3，4，5。

本研究采用降半梯形分布函數(shù)來描述隸屬度函數(shù)關(guān)系。根據(jù)GB/T 18883—2002室內(nèi)空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)室內(nèi)各空氣質(zhì)量類別的隸屬度rij按下式計(jì)算:

式中：sj——評(píng)價(jià)因素Xi的第j類室內(nèi)空氣標(biāo)準(zhǔn)值；cj——評(píng)價(jià)的因素Xi的監(jiān)測(cè)值。

1.4 權(quán)重值計(jì)算

權(quán)重值反映某個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)對(duì)評(píng)價(jià)對(duì)象屬于某個(gè)評(píng)價(jià)等級(jí)的影響程度。權(quán)重越大表明影響程度越大,反之權(quán)重越小表明影響程度越小。將監(jiān)測(cè)值與標(biāo)準(zhǔn)值的比值定義為超標(biāo)比。本研究中的評(píng)價(jià)指標(biāo)如氨、二甲苯等,都屬于偏小型分布指標(biāo),計(jì)算式可定義如下:

式中：Ii——評(píng)價(jià)值相對(duì)于空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)超標(biāo)的倍數(shù)，無量綱； cj——評(píng)價(jià)因素Xi的監(jiān)測(cè)值； si——評(píng)價(jià)因素Xi各級(jí)空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)限值的均值。

計(jì)算出各個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)超標(biāo)比并歸一化后,即得出各個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重值，其計(jì)算公式如下:

得到權(quán)重集:W={w1,w2,w3，…，wm}。

1.5 建立模糊綜合評(píng)價(jià)模型

將評(píng)價(jià)矩陣R和權(quán)重集W進(jìn)行數(shù)學(xué)矩陣運(yùn)算,即得到模糊綜合評(píng)價(jià)模型，如下所示:

若bj=max(b1,b2,b3，…,bm),則表明評(píng)價(jià)對(duì)象的空氣質(zhì)量級(jí)別應(yīng)該屬于第j個(gè)等級(jí)。

2 室內(nèi)環(huán)境空氣質(zhì)量模糊綜合評(píng)價(jià)應(yīng)用實(shí)例

2.1 待評(píng)價(jià)對(duì)象概況

以某市四間裝修房間為待評(píng)價(jià)對(duì)象，監(jiān)測(cè)其室內(nèi)各項(xiàng)空氣質(zhì)量指標(biāo)。利用前文所述方法建立的模糊綜合評(píng)價(jià)模型對(duì)待評(píng)價(jià)對(duì)象進(jìn)行空氣質(zhì)量評(píng)價(jià)。

2.2 建立評(píng)價(jià)因素集和模糊評(píng)價(jià)集

根據(jù)監(jiān)測(cè)的四個(gè)房間室內(nèi)空氣質(zhì)量數(shù)據(jù),選取4個(gè)影響較大、比較典型的指標(biāo)構(gòu)成評(píng)價(jià)因素集：U={X1,X2,X3,X4}={氨,甲醛，苯，二甲苯}。根據(jù)GB/T18883—2002室內(nèi)空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)(見表2)，將室內(nèi)空氣質(zhì)量分成了五類,故確定評(píng)價(jià)集為:V={Ⅰ(清潔),Ⅱ(輕度污染)，Ⅲ(中度污染),Ⅳ(較重污染),Ⅴ(嚴(yán)重污染)}。

表2 室內(nèi)空氣質(zhì)量分類指標(biāo) mg/m3

2.3 建立模糊關(guān)系矩陣R

所用數(shù)據(jù)為某市四間裝修房間室內(nèi)空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù),如表3所示。

表3 四個(gè)評(píng)價(jià)對(duì)象室內(nèi)空氣質(zhì)量指標(biāo)監(jiān)測(cè)值 mg/m3

按1.3節(jié)描述方法確定4個(gè)待評(píng)價(jià)對(duì)象的模糊關(guān)系矩陣,例如1號(hào)房間的模糊矩陣數(shù)據(jù)為:

。

按照同樣方法也可得到2號(hào)房間、3號(hào)房間與4號(hào)房間的模糊關(guān)系矩陣。

2.4 計(jì)算權(quán)重值

按照前文所述方法,計(jì)算各個(gè)評(píng)價(jià)房間各評(píng)價(jià)因素超標(biāo)比和相應(yīng)權(quán)重值,歸一化處理后結(jié)果列于表4中。

表4 各評(píng)價(jià)因素權(quán)重值

2.5 評(píng)價(jià)對(duì)象模糊綜合評(píng)價(jià)

將各單因素模糊關(guān)系矩陣R和所得的權(quán)重集進(jìn)行數(shù)學(xué)矩陣計(jì)算,得到模糊綜合評(píng)價(jià)集。按照數(shù)值大者即所屬空氣質(zhì)量等級(jí)原則，可判定各被評(píng)價(jià)房間的空氣質(zhì)量具體屬于哪個(gè)等級(jí)。對(duì)四個(gè)房間分別進(jìn)行上述計(jì)算，即得到綜合評(píng)價(jià)的結(jié)果，如表5所示。

運(yùn)用模糊綜合評(píng)價(jià)方法對(duì)四個(gè)房間進(jìn)行評(píng)價(jià)，得到如下結(jié)論：2號(hào)房間空氣已達(dá)到重度污染程度，根據(jù)權(quán)重可確定最主要污染物為氨和二甲苯；1號(hào)房間和4號(hào)房間空氣重量均為中度污染，1號(hào)房間污染物主要為甲醛，4號(hào)房間污染物主要為甲醛和二甲苯；3號(hào)房間空氣質(zhì)量達(dá)標(biāo)。

表5 室內(nèi)環(huán)境空氣質(zhì)量模糊綜合評(píng)價(jià)結(jié)果

3 結(jié)語

1)運(yùn)用模糊綜合評(píng)價(jià)方法對(duì)某市四間裝修房間室內(nèi)空氣質(zhì)量進(jìn)行客觀與合乎實(shí)際的評(píng)價(jià)；將室內(nèi)環(huán)境空氣質(zhì)量進(jìn)行科學(xué)合理地分級(jí),使得評(píng)價(jià)結(jié)果精確且易為理解和接受，能為實(shí)際應(yīng)用提高科學(xué)的依據(jù)。

2)評(píng)價(jià)結(jié)果顯示：2號(hào)房間空氣已達(dá)到重度污染程度，根據(jù)權(quán)重可確定最主要污染物為氨和二甲苯；1號(hào)房間和4號(hào)房間空氣重量均為中度污染，1號(hào)房間污染物主要為甲醛，4號(hào)房間污染物主要為甲醛和二甲苯；3號(hào)房間空氣質(zhì)量達(dá)標(biāo)。

[1] 姚光德.模糊綜合評(píng)判在水質(zhì)綜合評(píng)價(jià)中的應(yīng)用[J].四川環(huán)境，1991，10(1)：40-43.

[2] 胡永宏,賀思輝.綜合評(píng)價(jià)方法[M].北京:科學(xué)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

A