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    作者：陳光                  

    室內(nèi)空氣品質(zhì)評(píng)價(jià)是認(rèn)識(shí)室內(nèi)環(huán)境的一種科學(xué)方法。隨著社會(huì)的進(jìn)步和人民生活水平的提高，人們對(duì)居住環(huán)境提出越來越高的要求，因此室內(nèi)空氣品質(zhì)問題引起人們高度重視。人類要確定室內(nèi)空氣對(duì)生存和發(fā)展的適宜性，就必須對(duì)空氣品質(zhì)進(jìn)行評(píng)價(jià)。室內(nèi)空氣品質(zhì)評(píng)價(jià)涉及室內(nèi)污染物對(duì)室內(nèi)人員的健康危害以及室內(nèi)人員的主觀反應(yīng)，兩方面的影響因素非常復(fù)雜。因此，室內(nèi)空氣品質(zhì)評(píng)價(jià)屬于多因子綜合評(píng)價(jià)范疇。灰色綜合理論應(yīng)用于“部分信息已知、部分信息未知”的多因子系統(tǒng)評(píng)價(jià)，也可應(yīng)用于嚴(yán)寒地區(qū)村鎮(zhèn)能源利用系統(tǒng)的評(píng)估。

1  灰色評(píng)價(jià)的數(shù)學(xué)模型

    用于評(píng)價(jià)室內(nèi)空氣品質(zhì)的方法很多，選用不同的評(píng)價(jià)方法會(huì)得到不同的評(píng)價(jià)結(jié)果。關(guān)聯(lián)矩陣法與層次分析法主要應(yīng)用于系統(tǒng)多方案的排序比較[1] ；模糊綜合評(píng)價(jià)法[2]應(yīng)用于系統(tǒng)整體效果的評(píng)價(jià)，但首先要確定評(píng)定集的數(shù)字化結(jié)果，為評(píng)價(jià)工作增加難度。其次，運(yùn)用模糊綜合評(píng)判計(jì)算出的綜合評(píng)定值是整個(gè)系統(tǒng)的評(píng)價(jià)結(jié)果，不能針對(duì)每一指標(biāo)的好壞情況進(jìn)行判斷，一定程度上影響了系統(tǒng)改進(jìn)工作的進(jìn)展。因此，本文選擇灰色系統(tǒng)理論作為室內(nèi)空氣品質(zhì)的評(píng)估方法。

    由于人們對(duì)系統(tǒng)的認(rèn)識(shí)水平有限，獲取的信息具有不確定性，通常使用顏色的深淺來描述系統(tǒng)信息的完備程度�；疑�系統(tǒng)理論研究的對(duì)象是“部分信息已知、部分信息未知”的“樣本、貧信息、不確定”系統(tǒng)。在進(jìn)行室內(nèi)空氣品質(zhì)評(píng)價(jià)時(shí)，取參考序列Y1，，Y2，……，ym為m個(gè)評(píng)價(jià)對(duì)象的實(shí)測(cè)值。比較序列X1，X2，……，Xn為室內(nèi)空氣品質(zhì)評(píng)價(jià)的n個(gè)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)系列，經(jīng)過數(shù)據(jù)預(yù)處理后，參考因素序列yi，i∈M={1，2，……，m}，比較序列xj，j∈N={1，2，……，n}，序列標(biāo)識(shí)為：

    （k）是關(guān)聯(lián)系數(shù)，體現(xiàn)了系統(tǒng)的整體性。稱為Xj與yi的關(guān)聯(lián)度，集中反映了所有數(shù)據(jù)點(diǎn)上的關(guān)聯(lián)系數(shù)的大小。反映Xj與yi序列曲線之間的相似程度，其值越大說明Xj與yi之間聯(lián)系越緊密。式(5)中p(0<p<1)為分辨系數(shù)，一般取0.5。

    由關(guān)聯(lián)度∈M，j∈N組成一個(gè)mxn,階關(guān)聯(lián)矩 陣：

    在關(guān)聯(lián)矩陣R中，每一行的元素均為某一待評(píng)價(jià) 對(duì)象與不同室內(nèi)空氣品質(zhì)等級(jí)的灰色關(guān)聯(lián)系數(shù)，最大 關(guān)聯(lián)系數(shù)對(duì)應(yīng)的等級(jí)即為該對(duì)象的室內(nèi)空氣品質(zhì)的 等級(jí)；R中每一列的各元素為某一室內(nèi)空氣品質(zhì)等級(jí) 與相應(yīng)評(píng)價(jià)對(duì)象的灰色關(guān)聯(lián)系數(shù)，可以通過比較任意 兩行的對(duì)應(yīng)元素評(píng)價(jià)室內(nèi)空氣品質(zhì)的優(yōu)劣程度。

  2  評(píng)價(jià)指標(biāo)的確定

    室內(nèi)空氣品質(zhì)評(píng)價(jià)一般采用量化監(jiān)測(cè)和主觀調(diào)查相結(jié)合的方式進(jìn)行[3]。量化監(jiān)測(cè)通過直接測(cè)量室內(nèi)污染物濃度來客觀描述室內(nèi)空氣質(zhì)量，一般國(guó)際上選用C02、CO、甲醛、可吸入顆粒物、N02、S02、室內(nèi)細(xì)菌總數(shù)、溫度、相對(duì)濕度、風(fēng)速、照度及噪聲共12個(gè)指標(biāo)定量反映室內(nèi)環(huán)境質(zhì)量，這些指標(biāo)可根據(jù)具體對(duì)象適當(dāng)增減；主觀調(diào)查主要利用人的感覺器官進(jìn)行描述和評(píng)判工作，一般選用室內(nèi)空氣品質(zhì)滿意程度來反映主觀評(píng)價(jià)。

    目前世界上還沒有一個(gè)國(guó)家制定出一套完整的室內(nèi)空氣品質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。日本與我國(guó)國(guó)情相近，根據(jù)我國(guó)大氣環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)( GB3095-82)和一些較先進(jìn)國(guó)家與地區(qū)所建議的室內(nèi)空氣標(biāo)準(zhǔn)[4]在表1中列出一套標(biāo)準(zhǔn)建議值作為室內(nèi)空氣的品質(zhì)客觀評(píng)價(jià)指標(biāo)值。

    在環(huán)境評(píng)價(jià)中有表2所示的室內(nèi)空氣品質(zhì)等級(jí)劃分[5]：

    由于種類繁多，不可能對(duì)每種污染物進(jìn)行檢測(cè)，需要從中挑選有代表性的，對(duì)人體健康和舒適度有重要影響的指標(biāo)作為檢測(cè)和評(píng)估的內(nèi)容。北方村鎮(zhèn)建筑室內(nèi)空氣品質(zhì)評(píng)價(jià)指標(biāo)的確定應(yīng)結(jié)合村鎮(zhèn)農(nóng)宅的建筑特點(diǎn)和用能模式。村鎮(zhèn)農(nóng)宅一般獨(dú)立門戶，建筑物建造以經(jīng)驗(yàn)為主，建筑物質(zhì)量與戶主的經(jīng)濟(jì)水平掛鉤，圍護(hù)結(jié)構(gòu)保溫意識(shí)淡薄，冬季采暖負(fù)荷較大，農(nóng)宅采暖以土炕為主，且采暖設(shè)備與炊事設(shè)備相連接；除了電能外，村鎮(zhèn)用能模式以生物質(zhì)能和煤炭為主，秸稈柴薪的直接燃燒破壞了室內(nèi)空氣品質(zhì)，農(nóng)戶通過開窗改善空氣質(zhì)量，而開窗又加大了冷風(fēng)滲透負(fù)荷，為維持室內(nèi)舒適的熱環(huán)境，需要更多的供熱能耗，生物質(zhì)能和煤的大量燃燒加重室內(nèi)空氣污染程度，如此，惡性循環(huán)；農(nóng)宅建筑的室內(nèi)裝修簡(jiǎn)單，故甲醛等有機(jī)物揮發(fā)物相對(duì)較少；農(nóng)戶一般在庭院內(nèi)飼養(yǎng)家禽家畜，禽畜糞便不及時(shí)清理會(huì)產(chǎn)生NH3等有害氣體。綜上分析，北方村鎮(zhèn)建筑室內(nèi)空氣品質(zhì)的影響因素主要來自燃料燃燒和禽畜糞便不及時(shí)清理散發(fā)的有害氣體。本文選取C02、PM2.5、N02、S02、NH3、CO等6個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)。參考相關(guān)室內(nèi)空氣環(huán)境規(guī)范并結(jié)合表1，確定各種評(píng)價(jià)指標(biāo)的背景值，并提出如表3的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)序列。

3  實(shí)例

    根據(jù)文獻(xiàn)[6]測(cè)得的嚴(yán)寒地區(qū)部分農(nóng)宅不同采暖方式的室內(nèi)空氣品質(zhì)實(shí)測(cè)值，對(duì)六棟建筑的室內(nèi)空氣品質(zhì)進(jìn)行等級(jí)評(píng)價(jià)和優(yōu)劣排序。實(shí)測(cè)結(jié)果如表4。

    在灰色評(píng)價(jià)中各個(gè)評(píng)價(jià)因子含有不同的物理量，量綱不同，數(shù)值上也相差較大，應(yīng)進(jìn)行預(yù)處理。各評(píng)價(jià)因子有很寬的數(shù)域范圍，且它們對(duì)強(qiáng)度的感覺類似噪聲一樣遵循對(duì)數(shù)關(guān)系，因此借鑒聲學(xué)研究中的處理方法，用指標(biāo)強(qiáng)度￡對(duì)室內(nèi)空氣品質(zhì)的影響因子進(jìn)行數(shù)值處理，使之能反映人體感覺的優(yōu)劣程度，便于進(jìn)行序列間的灰色關(guān)聯(lián)分析[7]。對(duì)任意評(píng)價(jià)指標(biāo)，為確定其特定的k值，需選定兩個(gè)參考點(diǎn)。并且將第一個(gè)參考點(diǎn)取各指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)值，清潔級(jí)別的計(jì)算值取0，輕污染級(jí)別的計(jì)算值取2。無量綱處理公式如下：

式中：L為指標(biāo)強(qiáng)度；n為評(píng)價(jià)指標(biāo)的實(shí)測(cè)值；n0為作為比較基準(zhǔn)的標(biāo)準(zhǔn)值（依據(jù)表3）；k為各評(píng)價(jià)指標(biāo)的常數(shù)。

    利用式(8)對(duì)表3中的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和表4中的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，得到表5、表6所示的無量綱評(píng)價(jià)序列。

    在評(píng)價(jià)實(shí)例中，評(píng)價(jià)對(duì)象M={1，2，3，4，5，6），評(píng)價(jià)等級(jí)N={1，2，3，4}，評(píng)價(jià)指標(biāo)U={1，2，3，4，5，6，7}，取分辨系數(shù)p=0.5，由表5、表6數(shù)據(jù)，依據(jù)式(3)、式(4)可求出：

    再根據(jù)式(5)、式(6)、式(7)依次求出關(guān)聯(lián)系數(shù)、關(guān)聯(lián)度，從而得出室內(nèi)空氣品質(zhì)的關(guān)聯(lián)矩陣R，如表7。

    根據(jù)關(guān)聯(lián)矩陣，可得出如下分析結(jié)論：

    1)每一棟建筑最大關(guān)聯(lián)度對(duì)應(yīng)的級(jí)別即為其室內(nèi)空氣品質(zhì)評(píng)價(jià)的結(jié)果�？梢�1號(hào)建筑、6號(hào)建筑屬于未污染等級(jí)；3號(hào)建筑、4號(hào)建筑屬于輕污染等級(jí)；2號(hào)建筑、5號(hào)建筑屬于重污染等級(jí)。

    2)關(guān)聯(lián)矩陣中任意一個(gè)元素即反映了評(píng)價(jià)對(duì)象與某一等級(jí)的灰色關(guān)聯(lián)度。雖然1號(hào)建筑、6號(hào)建筑均屬于未污染級(jí)別，但6號(hào)建筑的清潔等級(jí)和未污染等級(jí)的關(guān)聯(lián)度比1號(hào)建筑的大，且輕污染等級(jí)和重污染等級(jí)的關(guān)聯(lián)度都比較小，說明與1號(hào)建筑相比6號(hào)建筑稍偏向清潔級(jí)別，室內(nèi)空氣品質(zhì)最優(yōu)；2號(hào)建筑和5號(hào)建筑相比，5號(hào)建筑的重污染等級(jí)關(guān)聯(lián)度較大，且清潔等級(jí)和未污染等級(jí)的關(guān)聯(lián)度較小，因此5號(hào)建筑的空氣品質(zhì)最差；3號(hào)建筑與4號(hào)建筑同屬輕污染級(jí)別，但在四個(gè)評(píng)價(jià)等級(jí)關(guān)聯(lián)度中，重污染等級(jí)關(guān)聯(lián)度僅次于輕污染等級(jí)關(guān)聯(lián)度，且3號(hào)建筑的重污染等級(jí)關(guān)聯(lián)度大于4號(hào)建筑，說明與4號(hào)建筑相比，3號(hào)建筑的室內(nèi)空氣品質(zhì)略差。綜合上述比較分析，六棟建筑的室內(nèi)空氣品質(zhì)由優(yōu)到劣的排列次序?yàn)椋?號(hào)、1號(hào)、4號(hào)、3 號(hào)、2號(hào)、5號(hào)。

    5  結(jié)論

室內(nèi)空氣品質(zhì)的影響因素很多，涉及多個(gè)單項(xiàng)指標(biāo)，因此它的評(píng)價(jià)等級(jí)是一個(gè)灰色概念，本文利用灰色系統(tǒng)理論的灰色關(guān)聯(lián)分析法，依據(jù)灰色關(guān)聯(lián)矩陣提供的信息，確定實(shí)例中六棟建筑的優(yōu)劣級(jí)別，并直觀反映出處于同一等級(jí)的評(píng)價(jià)對(duì)象之間的室內(nèi)空氣品質(zhì)差異。灰色評(píng)價(jià)方法計(jì)算過程簡(jiǎn)單方便，充分利用實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，是多因素綜合評(píng)價(jià)體系中較優(yōu)的方法。村鎮(zhèn)建筑的室內(nèi)空氣品質(zhì)與農(nóng)宅的用能結(jié)構(gòu)和用能特性相關(guān)聯(lián)，因此灰色系統(tǒng)理論也可以應(yīng)用于村鎮(zhèn)能源利用系統(tǒng)的評(píng)估，該理論對(duì)綠色村鎮(zhèn)評(píng)估體系的建立具有一定的指導(dǎo)意義。  

6摘要：

本文針對(duì)室內(nèi)空氣品質(zhì)的系統(tǒng)特征，依據(jù)北方村鎮(zhèn)建筑的特性，確定C02.CO.PM2.5 .N02.SO2.NH3等6個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)。結(jié)合嚴(yán)寒地區(qū)六棟農(nóng)宅的室內(nèi)空氣品質(zhì)指標(biāo)實(shí)測(cè)值，建立灰色系統(tǒng)綜合評(píng)價(jià)模型，通過關(guān)聯(lián)度分析，確定六棟農(nóng)宅的室內(nèi)空氣品質(zhì)優(yōu)劣等級(jí)，并展望了該評(píng)價(jià)體系應(yīng)用于綠色村鎮(zhèn)能源利用系統(tǒng)評(píng)估工作的前景。