地下建筑內(nèi)部空氣環(huán)境論文

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摘要：本文針對地下工程內(nèi)部空氣環(huán)境的特點采用模糊數(shù)學(xué)中模糊綜合評判的，確定了因素集、評判集、模糊關(guān)系系數(shù)。采用“專家估測法”對因素集中各項因素確定權(quán)重后，建立了地下工程內(nèi)部空氣環(huán)境模糊綜合評判的數(shù)學(xué)模型。選擇模糊數(shù)學(xué)中主因素突出模型，結(jié)合工程現(xiàn)場試驗中人員主觀反應(yīng)調(diào)查數(shù)據(jù)，計算出模糊綜合評判的結(jié)果。

關(guān)鍵詞：地下工程內(nèi)部空氣環(huán)境模糊綜合評判

1引言

自上世紀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)境的重點逐漸轉(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]。對地下工程內(nèi)部環(huán)境的認識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)境對人員的心理方面的。人員主觀反應(yīng)本身具有不確定性，具有模糊性。解決這類可以引入模糊數(shù)學(xué)的方法，通過模糊綜合評判得到符合實際的評價結(jié)果。

2模糊綜合評判的數(shù)學(xué)模型

模糊綜合評判是對受多種因素影響的事物作出全面評價的一種十分有效的多因素評判方法。模糊綜合評判的基礎(chǔ)是模糊映射與模糊變換、模糊綜合評判的數(shù)學(xué)模型及其[4]。應(yīng)用模糊綜合評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)的評判過程。模糊綜合評判需要確定因素集、評判集和模糊映射誘導(dǎo)出的模糊關(guān)系三個要素。

2.1模糊評判模型中的三個要素的確定

將人員對地下工程內(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)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)成了綜合評判的因素集，表示為：U={u1，u2，…，un}，其中n＝15。

評判集為人員對內(nèi)部空氣環(huán)境中各因素的主觀評判，分為：非常不滿意、不滿意、一般、滿意、非常滿意五級評判，評判集表示為：V={v1，v2，…，vm}，其中m＝5。

通過模糊映射f可誘導(dǎo)出模糊關(guān)系RfT(U×V)，即，Rf(ui,vj)=f(ui)(vj)=rij。Rf可由模糊矩陣Rμn×m表示為：

(1)

式中rij通過下式計算

(2)

式中cij為人員對第i項因素ui(i=1，2，…，15)評價為第j種評價vj(j=1，2，…，5)的人數(shù)。U，V，R的確定給出了本次試驗?zāi)：u判模型中的三個要素。

2.2模糊評判模型中的權(quán)重的確定

權(quán)重反映因素集中的各個因素在模糊綜合評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判的結(jié)果。權(quán)重的確定方法很多，本文采用“專家估測法”，即請熟悉地下工程的工程人員對因素集中各項因素打分的方法統(tǒng)計和確定權(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為人員對第i項因素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)重計算結(jié)果表氣味感

冷熱感

顯汗

噪聲

亮度

0.07041

0.06381

0.05721

0.05972

0.05497

色彩

發(fā)悶

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

記憶力下降

工作效率下降

0.07291

0.07978

0.07793

0.05497

0.05576

2.3模糊綜合評判數(shù)量化計算

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)的計算模型計算，考慮到權(quán)重的影響，采用主因素突出計算模型，計算得出模糊綜合評判集B=(b1，b2，…，bm)，即，B＝A*R。綜合評判的結(jié)果bj的值可由下式計算

(j=1，2，…5)(4)

將評判集V={v1，v2，…，v5}數(shù)量化表示為V={0.5,0.6,0.7,0.8,0.95}，用下式可計算出模糊評判的數(shù)量化計算結(jié)果。

P＝[bj][vj]′(5)

3模糊綜合評判結(jié)果與試驗

根據(jù)工程不同通風方式，我們在某地下工程內(nèi)進行了內(nèi)部空氣環(huán)境試驗，試驗分為5個時間段，總時間為33小時，試驗中我們對影響工程內(nèi)部空氣環(huán)境的主要污染物濃度進行了測試，同時請工程內(nèi)部的現(xiàn)場人員填寫了人員對環(huán)境的主觀反應(yīng)調(diào)查表。根據(jù)統(tǒng)計調(diào)查數(shù)據(jù)和式(2)(4)(5)計算出環(huán)境綜合評判結(jié)果見表2。

表2環(huán)境綜合評判計算結(jié)果序號

通風方式

非常不

滿意

不滿意

一般

滿意

非常

滿意

綜合評判指標

1

全部新風

0.0163

0.0510

0.2966

0.4268

0.2093

0.7866

2

無新風

0.0091

0.1366

0.3773

0.3416

0.1354

0.7525

3

無新風

0.0090

0.1157

0.3762

0.4034

0.0957

0.7509

4

無新風

0.0085

0.0967

0.4684

0.3265

0.1000

0.7463

5

全部新風

0.0203

0.1075

0.3604

0.3966

0.1152

0.7536

從評判計算結(jié)果可以看出，隨著工程試驗和循環(huán)通風時間(無新風)的延長，工程內(nèi)進駐人員對空氣環(huán)境滿意度的總體評價是降低的，在經(jīng)過一段時間的新風通風后，綜合評價指標開始上升，但是綜合評價指標的值低于試驗初始階段的值。

模糊綜合評判結(jié)果不僅反映人員對周圍環(huán)境的滿意度，而且可以通過模糊評判結(jié)果和環(huán)境參數(shù)測量值相結(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)境試驗時，污染物濃度測量結(jié)果見圖1至圖4。

圖1CO2濃度與綜合評價指標變化的對照曲線

從圖1可以看出，二氧化碳濃度很低時，人員對環(huán)境的評判指標高，說明人員對環(huán)境的滿意率高。隨著循環(huán)通風時間的延長，工程內(nèi)二氧化碳濃度的升高，人員對環(huán)境的評價指標降低。在新風通風開始后，隨著工程內(nèi)二氧化碳濃度的降低，人員對環(huán)境的滿意率也開始升高，人員對二氧化碳的濃度的變化反應(yīng)較為敏感。

從圖2可以看出，一氧化碳濃度很低時，人員對環(huán)境的評價指標高，隨著工程內(nèi)一氧化碳濃度的升高，人員對環(huán)境的評價指標隨之降低。工程內(nèi)一氧化碳濃度降低時，人員對環(huán)境的評價指標開始升高，人員對一氧化碳的濃度的變化反應(yīng)較為敏感。

工程內(nèi)TVOC在新風通風前濃度很高，新風通風后開始降低，當采用循環(huán)通風后工程內(nèi)TVOC濃度仍在降低，但下降的速率趨緩。在重新采用新風通風后其濃度開始加速下降，說明引進室外新鮮空氣可以非常有效地降低工程內(nèi)的揮發(fā)性有機化合物的濃度。從圖3中可以看出，人員對環(huán)境的綜合評價與TVOC濃度之間沒有太多的相關(guān)性，這可能與人體對這些低濃度的污染不敏感有關(guān)，它們主要對人體的健康造成潛在的。

圖3TVOC濃度與綜合評價指標變化的對照曲線

從圖4中我們可以看出，甲醛與人員對環(huán)境的綜合評價指標之間沒有太多的相關(guān)性，這可能是由于環(huán)境參數(shù)測試房間與人員主觀評價調(diào)查房間的分離造成的，也可能和人體對這種低濃度污染不敏感有關(guān)。

圖4甲醛濃度與綜合評價指標變化的對照曲線

從圖5可以看出，熱舒適指標PMV或PPD與人員對環(huán)境的模糊綜合評判指標沒有太多的相關(guān)性，這一方面可能是人員對該環(huán)境的熱舒適性的滿意率已經(jīng)很高（80％以上），對熱環(huán)境很小的變化不敏感，同時也說明單純的用熱舒適指標來評價工程內(nèi)部空氣環(huán)境只能反映內(nèi)部空氣環(huán)境中空氣的微氣候?qū)θ藛T的影響，而不能全面反映內(nèi)部空氣質(zhì)量對人員的影響。

圖5PPD與綜合評價指標變化的對照曲線

4結(jié)論

通過地下工程內(nèi)部空氣環(huán)境模糊評判結(jié)合工程內(nèi)部空氣環(huán)境污染物測試數(shù)據(jù)的可以得出以下結(jié)論：

1．隨著一氧化碳和二氧化碳的濃度的增加，人員對工程內(nèi)部空氣環(huán)境的滿意度降低，人員對一氧化碳和二氧化碳的濃度變化反應(yīng)較為敏感。

2．新風有效降低了地下工程內(nèi)部空氣環(huán)境中TVOC和甲醛的濃度。人員對TVOC和甲醛的濃度變化反應(yīng)較為不敏感。

3．地下工程內(nèi)部空氣環(huán)境僅考慮PMV和PPD是不全面的。

：

1．白瑋，龍惟定．影響生產(chǎn)率的要素­——室內(nèi)環(huán)境品質(zhì)．暖通空調(diào)，1999，29(2)：34~37

2．ASHRAE．ASHRAEStandard62-1989，Ventilationforacceptableindoorairquality．1989．

3．P．O．范格．21世紀的室內(nèi)空氣品質(zhì)：追求優(yōu)異．暖通空調(diào)，2000，30(3)：32-35

4．謝季堅，劉承平．模糊數(shù)學(xué)及其[M]．武昌：華中大學(xué)出版社，2001