地下建筑內(nèi)部空氣環(huán)境模糊綜合評(píng)判

1、地下建筑內(nèi)部空氣環(huán)境模糊綜合評(píng)判    摘要：本文針對(duì)地下工程內(nèi)部空氣環(huán)境的特點(diǎn)采用模糊數(shù)學(xué)中模糊綜合評(píng)判的方法，確定了因素集、評(píng)判集、模糊關(guān)系系數(shù)。采用“專家估測(cè)法”對(duì)因素集中各項(xiàng)因素確定權(quán)重后，建立了地下工程內(nèi)部空氣環(huán)境模糊綜合評(píng)判的數(shù)學(xué)模型。選擇模糊數(shù)學(xué)中主因素突出計(jì)算模型，結(jié)合工程現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)中人員主觀反應(yīng)調(diào)查數(shù)據(jù)，計(jì)算出模糊綜合評(píng)判的結(jié)果。     關(guān)鍵詞：地下工程 內(nèi)部空氣環(huán)境 模糊綜合評(píng)判         1 引言 

2、   自上世紀(jì)70年代中期，空調(diào)建筑內(nèi)“病態(tài)建筑綜合癥”的出現(xiàn)，室內(nèi)空氣環(huán)境研究的重點(diǎn)逐漸轉(zhuǎn)向在滿足熱舒適條件下，如何創(chuàng)造良好的室內(nèi)空氣環(huán)境品質(zhì)，以保障室內(nèi)人員的健康 1,2,3。對(duì)地下工程內(nèi)部環(huán)境的認(rèn)識(shí)長期以來還停留在如何改善工程內(nèi)部空氣環(huán)境的熱舒適研究方面，忽視了內(nèi)部空氣環(huán)境對(duì)人員的心理方面的影響。人員主觀反應(yīng)本身具有不確定性，具有模糊性。解決這類問題可以引入模糊數(shù)學(xué)的方法，通過模糊綜合評(píng)判得到符合實(shí)際的評(píng)價(jià)結(jié)果。    2 模糊綜合評(píng)判的數(shù)學(xué)模型    模糊綜合評(píng)判是對(duì)受多種因素

3、影響的事物作出全面評(píng)價(jià)的一種十分有效的多因素評(píng)判方法。模糊綜合評(píng)判的理論基礎(chǔ)是模糊映射與模糊變換、模糊綜合評(píng)判的數(shù)學(xué)模型及其應(yīng)用4。應(yīng)用模糊綜合評(píng)判的過程就是用模糊數(shù)學(xué)的方法研究地下工程內(nèi)部空氣環(huán)境眾多因素作用下人員主觀反應(yīng)的評(píng)判過程。模糊綜合評(píng)判需要確定因素集、評(píng)判集和模糊映射誘導(dǎo)出的模糊關(guān)系三個(gè)要素。    2.1 模糊評(píng)判模型中的三個(gè)要素的確定    將人員對(duì)地下工程內(nèi)部空氣環(huán)境主觀反應(yīng)分為三類15種，分別為：人員的感覺反應(yīng)包括氣味感、熱感、顯汗，人員對(duì)室內(nèi)環(huán)境的反應(yīng)包括噪聲、亮度、色彩；人員的心理反應(yīng)包括發(fā)

4、悶、疲倦、頭昏、頭痛、情緒壓抑、煩躁、發(fā)困、記憶力下降、工作效率下降。這15種主觀反應(yīng)就構(gòu)成了綜合評(píng)判的因素集，表示為：U=u1，u2，un，其中n15。    評(píng)判集為人員對(duì)內(nèi)部空氣環(huán)境中各因素的主觀評(píng)判，分為：非常不滿意、不滿意、一般、滿意、非常滿意五級(jí)評(píng)判，評(píng)判集表示為：V= v1，v2，vm ，其中m5。    通過模糊映射f可誘導(dǎo)出模糊關(guān)系Rf T (U×V)，即，Rf (ui, vj)=f (ui)(vj)= rij。Rf可由模糊矩陣R n×m表示為：  

5、0; (1)    式中rij通過下式計(jì)算    (2)    式中cij為人員對(duì)第i項(xiàng)因素ui(i= 1，2，15)評(píng)價(jià)為第j種評(píng)價(jià)vj(j= 1，2，5)的人數(shù)。U，V，R的確定給出了本次試驗(yàn)?zāi)：u(píng)判模型中的三個(gè)要素。    2.2 模糊評(píng)判模型中的權(quán)重的確定    權(quán)重反映因素集中的各個(gè)因素在模糊綜合評(píng)判過程中所占有的地位或所起的作用，它直接影響到綜合評(píng)判的結(jié)果。權(quán)重的確定方法很多

6、，本文采用“專家估測(cè)法”，即請(qǐng)熟悉地下工程的工程人員對(duì)因素集中各項(xiàng)因素打分的方法統(tǒng)計(jì)和確定權(quán)重。    權(quán)重可以表示為A=(a1，a2，an)，其中ai表示因素集中的因素ui的權(quán)重，可由下式確定：    (3)    式中di為人員對(duì)第i項(xiàng)因素ui的打分總和。采用這種方法確定的各因素的權(quán)重見表1。    表1 權(quán)重計(jì)算結(jié)果表     氣味感    冷熱感&#

7、160;   顯汗    噪聲    亮度    0.07041    0.06381    0.05721    0.05972    0.05497    色彩    發(fā)悶   

8、; 疲倦    頭昏    頭痛    0.05642    0.08585    0.07542    0.07344    0.06143    情緒壓抑    煩躁    發(fā)困

9、0;   記憶力下降    工作效率下降    0.07291    0.07978    0.07793    0.05497    0.05576    2.3 模糊綜合評(píng)判數(shù)量化計(jì)算    已知權(quán)重和模糊矩陣R后即可選用合適的模糊數(shù)學(xué)的計(jì)算模型

10、計(jì)算，考慮到權(quán)重的影響，采用主因素突出計(jì)算模型，計(jì)算得出模糊綜合評(píng)判集B=( b1，b2，bm)，即，BA*R。綜合評(píng)判的結(jié)果bj的值可由下式計(jì)算    (j=1，2，5)(4)    將評(píng)判集V= v1，v2，v5 數(shù)量化表示為V=0.5,0.6,0.7,0.8,0.95，用下式可計(jì)算出模糊評(píng)判的數(shù)量化計(jì)算結(jié)果。    Pbj vj(5)    3 模糊綜合評(píng)判結(jié)果與試驗(yàn)分析    根據(jù)工程不同

11、通風(fēng)方式，我們?cè)谀车叵鹿こ虄?nèi)進(jìn)行了內(nèi)部空氣環(huán)境試驗(yàn)，試驗(yàn)分為5個(gè)時(shí)間段，總時(shí)間為33小時(shí)，試驗(yàn)中我們對(duì)影響工程內(nèi)部空氣環(huán)境的主要污染物濃度進(jìn)行了測(cè)試，同時(shí)請(qǐng)工程內(nèi)部的現(xiàn)場(chǎng)人員填寫了人員對(duì)環(huán)境的主觀反應(yīng)調(diào)查表。根據(jù)統(tǒng)計(jì)調(diào)查數(shù)據(jù)和式(2)(4)(5)計(jì)算出環(huán)境綜合評(píng)判結(jié)果見表2。    表2 環(huán)境綜合評(píng)判計(jì)算結(jié)果     序號(hào)    通風(fēng)方式    非 常 不    滿 意  &#

12、160; 不滿意    一般    滿意    非常    滿意    綜合評(píng)判指標(biāo)    1    全部新風(fēng)    0.0163    0.0510    0.2966 

13、0;  0.4268    0.2093    0.7866    2    無新風(fēng)    0.0091    0.1366    0.3773    0.3416    0.1354   

14、 0.7525    3    無新風(fēng)    0.0090    0.1157    0.3762    0.4034    0.0957    0.7509    4    無新風(fēng)

15、0;   0.0085    0.0967    0.4684    0.3265    0.1000    0.7463    5    全部新風(fēng)    0.0203    0.1075  

16、;  0.3604    0.3966    0.1152    0.7536    從評(píng)判計(jì)算結(jié)果可以看出，隨著工程試驗(yàn)和循環(huán)通風(fēng)時(shí)間(無新風(fēng))的延長，工程內(nèi)進(jìn)駐人員對(duì)空氣環(huán)境滿意度的總體評(píng)價(jià)是降低的，在經(jīng)過一段時(shí)間的新風(fēng)通風(fēng)后，綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)開始上升，但是綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)的值低于試驗(yàn)初始階段的值。    模糊綜合評(píng)判結(jié)果不僅反映人員對(duì)周圍環(huán)境的滿意度，而且可以通過模糊評(píng)判結(jié)果和環(huán)

17、境參數(shù)測(cè)量值相結(jié)合，確定地下工程內(nèi)部空氣環(huán)境中人員較為敏感的環(huán)境參數(shù)。在某地下工程的內(nèi)部空氣環(huán)境試驗(yàn)時(shí)，污染物濃度測(cè)量結(jié)果見圖1至圖4。    圖1 CO2濃度與綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)變化的對(duì)照曲線    從圖1可以看出，二氧化碳濃度很低時(shí)，人員對(duì)環(huán)境的評(píng)判指標(biāo)高，說明人員對(duì)環(huán)境的滿意率高。隨著循環(huán)通風(fēng)時(shí)間的延長，工程內(nèi)二氧化碳濃度的升高，人員對(duì)環(huán)境的評(píng)價(jià)指標(biāo)降低。在新風(fēng)通風(fēng)開始后，隨著工程內(nèi)二氧化碳濃度的降低，人員對(duì)環(huán)境的滿意率也開始升高，人員對(duì)二氧化碳的濃度的變化反應(yīng)較為敏感。   

18、0;圖2 CO濃度與綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)變化的對(duì)照曲線    從圖2可以看出，一氧化碳濃度很低時(shí)，人員對(duì)環(huán)境的評(píng)價(jià)指標(biāo)高，隨著工程內(nèi)一氧化碳濃度的升高，人員對(duì)環(huán)境的評(píng)價(jià)指標(biāo)隨之降低。工程內(nèi)一氧化碳濃度降低時(shí)，人員對(duì)環(huán)境的評(píng)價(jià)指標(biāo)開始升高，人員對(duì)一氧化碳的濃度的變化反應(yīng)較為敏感。    工程內(nèi)TVOC在新風(fēng)通風(fēng)前濃度很高，新風(fēng)通風(fēng)后開始降低，當(dāng)采用循環(huán)通風(fēng)后工程內(nèi)TVOC濃度仍在降低，但下降的速率趨緩。在重新采用新風(fēng)通風(fēng)后其濃度開始加速下降，說明引進(jìn)室外新鮮空氣可以非常有效地降低工程內(nèi)的揮發(fā)性有機(jī)化合物的濃度。從圖3中可以看

19、出，人員對(duì)環(huán)境的綜合評(píng)價(jià)與TVOC濃度之間沒有太多的相關(guān)性，這可能與人體對(duì)這些低濃度的污染不敏感有關(guān)，它們主要對(duì)人體的健康造成潛在的影響。    圖3 TVOC濃度與綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)變化的對(duì)照曲線    從圖4中我們可以看出，甲醛與人員對(duì)環(huán)境的綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)之間沒有太多的相關(guān)性，這可能是由于環(huán)境參數(shù)測(cè)試房間與人員主觀評(píng)價(jià)調(diào)查房間的分離造成的，也可能和人體對(duì)這種低濃度污染不敏感有關(guān)。    圖4 甲醛濃度與綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)變化的對(duì)照曲線    從圖5可以看出，熱舒適指標(biāo)PMV或PPD與人員對(duì)環(huán)境的模糊綜合評(píng)判指標(biāo)沒有太多的相關(guān)性，這一方面可能是人員對(duì)該環(huán)境的熱舒適性的滿意率已經(jīng)很高（80以上），對(duì)熱環(huán)境很小的變化不敏感，同時(shí)也說明單純的用熱舒適指標(biāo)來評(píng)價(jià)工程內(nèi)部空氣環(huán)境只能反映內(nèi)