建筑室內(nèi)環(huán)境空氣質(zhì)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(nèi)環(huán)境空氣質(zhì)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(nèi)空氣質(zhì)量標準，將室內(nèi)環(huán)境空氣質(zhì)量劃分為五個等級，并根據(jù)模糊數(shù)學原理，建立了模糊綜合評價模型，對四個建筑室內(nèi)環(huán)境空氣質(zhì)量進行了評價，為室內(nèi)空氣污染監(jiān)控和治理提供了科學依據(jù)。

室內(nèi)環(huán)境，空氣質(zhì)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(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用品的使用,使得室內(nèi)會釋放出大量有害的成分,產(chǎn)生的室內(nèi)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(nèi)環(huán)境指標進行適時監(jiān)測，并對監(jiān)測數(shù)據(jù)進行科學合理的分析和評價是十分必要的。國家現(xiàn)行規(guī)范標準中對污染物指標分級濃度的表述是不連續(xù)的，但室內(nèi)空氣質(zhì)量指標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)學方法用特定的分級標準去評價室內(nèi)環(huán)境空氣污染程度是不合適的。本研究引進模糊數(shù)學原理，對評價對象監(jiān)測數(shù)據(jù)建立相應的模糊數(shù)學模型,并應用該模型對四個評價對象室內(nèi)環(huán)境空氣質(zhì)量進行模糊綜合評價,為室內(nèi)空氣污染監(jiān)控和治理提供科學的依據(jù)。

1 建立模糊綜合評價模型[1，2]

1.1 評價因素集

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(jiān)測了m個評價指標,各個所選評價指標表示為Xi,則創(chuàng)建的評價因素集U為:U={X1,X2，X3，…，Xm}。

1.2 評價集的建立

根據(jù)GB/T 18883—2002室內(nèi)空氣質(zhì)量標準,室內(nèi)環(huán)境空氣質(zhì)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(nèi)空氣質(zhì)量分級

1.3 建立模糊關系矩陣

若室內(nèi)空氣質(zhì)量等級由n個等級組成，參與室內(nèi)空氣質(zhì)量評價的評價因素有m個。將第i種指標數(shù)值歸屬為第j類室內(nèi)環(huán)境空氣質(zhì)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(nèi)環(huán)境空氣質(zhì)量等級的關系定義為隸屬函數(shù)。因此這樣就形成了空氣質(zhì)量評價因素與室內(nèi)空氣質(zhì)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(nèi)空氣質(zhì)量等級即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)關系。根據(jù)GB/T 18883—2002室內(nèi)空氣質(zhì)量標準，對室內(nèi)各空氣質(zhì)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(nèi)空氣標準值；cj——評價的因素Xi的監(jiān)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(jiān)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(zhì)量標準超標的倍數(shù)，無量綱； cj——評價因素Xi的監(jiān)測值； si——評價因素Xi各級空氣質(zhì)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(shù)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(zhì)量級別應該屬于第j個等級。

2 室內(nèi)環(huán)境空氣質(zhì)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(jiān)測其室內(nèi)各項空氣質(zhì)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(zhì)量評價。

2.2 建立評價因素集和模糊評價集

根據(jù)監(jiān)測的四個房間室內(nèi)空氣質(zhì)量數(shù)據(jù),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(jù)GB/T18883—2002室內(nèi)空氣質(zhì)量標準(見表2)，將室內(nèi)空氣質(zhì)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(nèi)空氣質(zhì)量分類指標 mg/m3

2.3 建立模糊關系矩陣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)測數(shù)據(jù),如表3所示。

表3 四個評價對象室內(nèi)空氣質(zhì)量指標監(jiān)測值 mg/m3

按1.3節(jié)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(shù)據(jù)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(shù)學矩陣計算,得到模糊綜合評價集。按照數(shù)值大者即所屬空氣質(zhì)量等級原則，可判定各被評價房間的空氣質(zhì)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(jù)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(zhì)量達標。

表5 室內(nèi)環(huán)境空氣質(zhì)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(nèi)空氣質(zhì)量進行客觀與合乎實際的評價；將室內(nèi)環(huán)境空氣質(zhì)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(jù)。

2)評價結果顯示：2號房間空氣已達到重度污染程度，根據(jù)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(zhì)量達標。

[1] 姚光德.模糊綜合評判在水質(zhì)綜合評價中的應用[J].四川環(huán)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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