建筑室内环境空气质量模糊综合评价方法

潘 孝 辉

(浙江大学建筑设计研究院有限公司，浙江 杭州 310028)



·绿色环保·建筑节能·

建筑室内环境空气质量模糊综合评价方法

潘 孝 辉

(浙江大学建筑设计研究院有限公司，浙江 杭州 310028)

按照GB/T 18883—2002室内空气质量标准，将室内环境空气质量划分为五个等级，并根据模糊数学原理，建立了模糊综合评价模型，对四个建筑室内环境空气质量进行了评价，为室内空气污染监控和治理提供了科学依据。

室内环境，空气质量，模糊综合评价法，污染物

0 引言

随着生活水平的提高，人们对于工作和生活的室内空间装饰要求越来越高。大量新型建筑材料、建筑装饰材料以及日用化学用品的使用,使得室内会释放出大量有害的成分,产生的室内空气污染问题对人类的健康构成了极大的危害。因此对室内环境指标进行适时监测，并对监测数据进行科学合理的分析和评价是十分必要的。国家现行规范标准中对污染物指标分级浓度的表述是不连续的，但室内空气质量指标浓度的变化却是连续的,因此就造成传统的确定性数学方法用特定的分级标准去评价室内环境空气污染程度是不合适的。本研究引进模糊数学原理，对评价对象监测数据建立相应的模糊数学模型,并应用该模型对四个评价对象室内环境空气质量进行模糊综合评价,为室内空气污染监控和治理提供科学的依据。

1 建立模糊综合评价模型[1，2]

1.1 评价因素集

根据客观、典型的原则，在室内空气质量的监测指标中,选择几个影响较大的指标作为评价因素,组成因素集。假定每个评价对象共监测了m个评价指标,各个所选评价指标表示为Xi,则创建的评价因素集U为:U={X1,X2，X3，…，Xm}。

1.2 评价集的建立

根据GB/T 18883—2002室内空气质量标准,室内环境空气质量划分成五个等级：评价集V={Ⅰ(清洁),Ⅱ(未污染),Ⅲ(轻度污染),Ⅳ(中度污染),Ⅴ(重度污染)}，取标准值为未污染值，超过标准值5倍为重度污染，超过标准值2倍为中度污染，超过标准值1倍为轻度污染，标准值1/2倍为清洁，具体描述如表1所示。

表1 室内空气质量分级

1.3 建立模糊关系矩阵

若室内空气质量等级由n个等级组成，参与室内空气质量评价的评价因素有m个。将第i种指标数值归属为第j类室内环境空气质量等级的可能性定义为i对j的隶属度。将第i种指标和第j类室内环境空气质量等级的关系定义为隶属函数。因此这样就形成了空气质量评价因素与室内空气质量等级的模糊关系矩阵R。

式中：m——评价因素，I=1，2，3，m;n——室内空气质量等级即j=1，2，3，4，5。

本研究采用降半梯形分布函数来描述隶属度函数关系。根据GB/T 18883—2002室内空气质量标准，对室内各空气质量类别的隶属度rij按下式计算:

式中：sj——评价因素Xi的第j类室内空气标准值；cj——评价的因素Xi的监测值。

1.4 权重值计算

权重值反映某个评价指标对评价对象属于某个评价等级的影响程度。权重越大表明影响程度越大,反之权重越小表明影响程度越小。将监测值与标准值的比值定义为超标比。本研究中的评价指标如氨、二甲苯等,都属于偏小型分布指标,计算式可定义如下:

式中：Ii——评价值相对于空气质量标准超标的倍数，无量纲； cj——评价因素Xi的监测值； si——评价因素Xi各级空气质量标准限值的均值。

计算出各个评价指标超标比并归一化后,即得出各个评价指标的权重值，其计算公式如下:

得到权重集:W={w1,w2,w3，…，wm}。

1.5 建立模糊综合评价模型

将评价矩阵R和权重集W进行数学矩阵运算,即得到模糊综合评价模型，如下所示:

若bj=max(b1,b2,b3，…,bm),则表明评价对象的空气质量级别应该属于第j个等级。

2 室内环境空气质量模糊综合评价应用实例

2.1 待评价对象概况

以某市四间装修房间为待评价对象，监测其室内各项空气质量指标。利用前文所述方法建立的模糊综合评价模型对待评价对象进行空气质量评价。

2.2 建立评价因素集和模糊评价集

根据监测的四个房间室内空气质量数据,选取4个影响较大、比较典型的指标构成评价因素集：U={X1,X2,X3,X4}={氨,甲醛，苯，二甲苯}。根据GB/T18883—2002室内空气质量标准(见表2)，将室内空气质量分成了五类,故确定评价集为:V={Ⅰ(清洁),Ⅱ(轻度污染)，Ⅲ(中度污染),Ⅳ(较重污染),Ⅴ(严重污染)}。

表2 室内空气质量分类指标 mg/m3

2.3 建立模糊关系矩阵R

所用数据为某市四间装修房间室内空气质量监测数据,如表3所示。

表3 四个评价对象室内空气质量指标监测值 mg/m3

按1.3节描述方法确定4个待评价对象的模糊关系矩阵,例如1号房间的模糊矩阵数据为:

。

按照同样方法也可得到2号房间、3号房间与4号房间的模糊关系矩阵。

2.4 计算权重值

按照前文所述方法,计算各个评价房间各评价因素超标比和相应权重值,归一化处理后结果列于表4中。

表4 各评价因素权重值

2.5 评价对象模糊综合评价

将各单因素模糊关系矩阵R和所得的权重集进行数学矩阵计算,得到模糊综合评价集。按照数值大者即所属空气质量等级原则，可判定各被评价房间的空气质量具体属于哪个等级。对四个房间分别进行上述计算，即得到综合评价的结果，如表5所示。

运用模糊综合评价方法对四个房间进行评价，得到如下结论：2号房间空气已达到重度污染程度，根据权重可确定最主要污染物为氨和二甲苯；1号房间和4号房间空气重量均为中度污染，1号房间污染物主要为甲醛，4号房间污染物主要为甲醛和二甲苯；3号房间空气质量达标。

表5 室内环境空气质量模糊综合评价结果

3 结语

1)运用模糊综合评价方法对某市四间装修房间室内空气质量进行客观与合乎实际的评价；将室内环境空气质量进行科学合理地分级,使得评价结果精确且易为理解和接受，能为实际应用提高科学的依据。

2)评价结果显示：2号房间空气已达到重度污染程度，根据权重可确定最主要污染物为氨和二甲苯；1号房间和4号房间空气重量均为中度污染，1号房间污染物主要为甲醛，4号房间污染物主要为甲醛和二甲苯；3号房间空气质量达标。

[1] 姚光德.模糊综合评判在水质综合评价中的应用[J].四川环境，1991，10(1)：40-43.

[2] 胡永宏,贺思辉.综合评价方法[M].北京:科学出版社,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

潘孝辉(1983- )，男，工程师

TU831

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