| | 网站首页 | 文章中心 | 供求信息 | 标准规范 | 下载中心 | 图片中心 | 洁净书城 | 用户留言 | 层流床 | | |
|
|
 |
洁净室及相关受控环境-污染控制网 >> 文章中心 >> 技术论文 >> 正文 |  用户登录  新用户注册 |
|
|||||
| 室内空气品质的不确定性及其灰色系统分析方法 | |||||
作者：广州大学… 文章来源：网络 点击数： 更新时间：2007-7-20  |
|||||
|
摘 要：人们对室内空气品质这一概念的认识有一个不断发展的过程，室内空气品质的影响因素，室内空气品质模型，室内空气品质的评价等方面都存在着不确定性。因此室内空气品质是一门综合科学，很多不确知的因素影响着室内空气本身的质量，还有一些不太清楚的因素在影响人们对环境的感觉和反应。针对室内空气品质存在的“灰性”，本文进而提出了运用灰色系统理论，进行室内空气品质的灰色系统分析，室内空气品质灰色模型，室内空气品质灰色评价的研究方法。 关键词：室内空气品质 不确定性 灰色系统理论 室内空气品质问题已成为当前建筑环境领域的一个研究热点，近20年来，国内外的专家就这一问题开展了大量的调查研究工作，加深了对室内空气品质的认识，并取得了一系列的成果。随着研究的深入，人们也认识到了其中蕴含着的不确定性，本文将分析室内空气品质的不确定性，并在此基础上提出其灰色系统分析方法。 1 室内空气品质问题的不确定性 1.1 室内空气品质问题认识不确定性 最初，室内空气品质被认为是一系列污染物的浓度指标。随着研究的开展，人们认识到这种纯客观的定义并不全面，它没能完全覆盖室内空气品质的内涵。我们要求提供的是新鲜宜人，激发活力并且对健康无负面影响的室内空气，并应该提供一个为绝大多数室内人员认可的舒适的热环境。这反映了室内空气品质与人类舒适和健康的密切联系，因此对室内空气品质的全面定义应表达室内空气环境对人类舒适和健康的影响。ASHRAE标准62－1999提出了可接受的室内空气品质的概念[1]，涵盖了客观指标和人的主观感受两方面的内容，比较科学和全面。同时这也是暖通空调系统在这一方面应达到的目标。 在研究过程中人们不断根据最新的研究成果，修正对室内空气品质问题的认识。由此可见，室内空气品质这一问题的研究正向深度和广度两个方向发展，其涉及的范围将发生变化。 1.2 室内空气品质影响因素的不确定性 室内空气品质是一系列因素作用的结果，这些因素包括：室外空气质量，建筑围护结构的设计，通风系统的设计，系统的操作和维护措施，污染物源及其散发强度等等。室内空气污染一部分是外界环境污染由围护结构渗入或由空调系统新风进入，其随地点、季节、时间等有较大的变化；绝大部分是由室内环境自身原因所造成的，污染程度随室内环境（如室内容积、通风量、自然清除等）和室内人员活动的不同有较大范围的变化。而且众多污染物中仅有一部分污染物才为人们所了解（为确定的或称为“白”的），大多数则为不确定（或不确知）。所以室内污染物存在极大的不确定性，即“灰”性。 室内空气品质不良的根本原因是室内存在种类繁多的污染物。室内空气污染与对健康的危害之间存在什么样的关系呢？目前人们对多种的、低浓度的室内污染物的组合作用未能进行彻底的研究。采用工业卫生学的方法未能确定室内人员对室内空气品质抱怨问题的原因。室内空气污染物对人体的影响是复杂的，太多的因素在系统中不断运转，明确地把因果关系分离出来是很艰难的工作。研究对象间存在着个体差异，如何选择有代表意义的研究对象？数据的测量受到诸多不可控制因素的影响，在数据的处理时如何弱化其随机性，挖掘其中蕴含的规律性[2]？在以上问题的研究中存在着很多的不确定因素，这就要求我们寻找合适的工具和手段来对这一问题进行研究。 1.3 室内空气品质模型的不确定性 室内空气品质模型的研究内容涉及到污染物在室内空间的传递、扩散、分布，以及污染物对人群舒适感和健康的效应。从狭义上来说，室内空气品质模型是描述室内各种污染物随时间、空间迁移转化规律的数学方程，是室内空气品质预测、控制和评价的重要工具。 几十年来，研究者根据对其内在规律性的认识，提出了许多种模型，如均匀混合和分布模型、考虑混合和分布不均匀性的修正模型、双区模型等[3]。然而，系统的发展及其变化又存在着不确定性。上述模型的系统输入和输出常常表现出即具有某种因果规律，但又非唯一而呈区间变化的不确定性关系。这不确定性除了统计意义上的随机性之外，更重要的是对客观事物认识的不确定性和系统信息的不完全性。这可以归为两种来源，一是系统本身的不确定性，受实际情况和各种偶然因素的影响，模型参数会在较大的区间变化，系统结构或参数关系也表现出可变与非唯一性；二是系统输入的不确定性，表现为系统输入变量的区间变化性。系统本身和系统输入的不确定性均为系统的“灰色”特性，可采用灰色系统方法加以研究。 1.4 室内空气品质评价的不确定性 室内空气品质评价涉及到室内空气污染物对室内人员的健康危害和室内人员对室内空气的主观反应，这两个方面的影响因素都非常复杂，有很多不确定的因素在起作用。人对室内空气品质的感受是多种因素作用的结果，它既与室内客观存在的多种污染物有关，又是一个精神的主观的反应；室内空气品质的一个等级不可能对应于一组污染物的浓度确定值，而是可能关联一个浓度范围；室内空气品质的评价是多因子综合评价。 在评价室内空气品质时，究竟用那种污染物来指示室内空气的现状呢？指示物与健康影响间在人群总体程度上的联系是不容易建立的。在指示物的选择上有两种策略，一种是分解的方法，例如选择某种特定的有机污染物而不是总的挥发性有机物（TVOC）。另一种是归纳的方法，也就是关注多种污染物，综合多种污染物的影响，提出新的指标。评价指数是利用正确的模型和适当的权重对多种室内空气现状指示物进行综合而得到的无量刚数，能用来比较不同研究对象的室内空气品质状况。然而，评价指数是通过一系列经验模型估计得出的，没有明确的物理机制。而且，评价指数是为了描述一个复杂系统而提出的一个数值，可能有很大的不确定性。对于这种多因子综合评定的问题，如何找到较理想的评价模式是一个值得研究的问题。 2 室内空气品质的灰色系统研究方法 由上述分析可知，有很多不确知的因素影响着室内空气本身的质量，还有一些不太清楚的因素在影响人们对环境的感觉和反应。灰色系统理论的研究对象是“部分信息已知，部分信息未知”的“贫信息”不确定系统，它通过对“部分”已知信息的生成、开发实现对现实世界的确切描述和认识[4]。因此，灰色系统理论为室内空气品质不确定性问题的解决提供了很好的理论手段。 2.1 室内空气品质的灰色系统分析 为了对信息不确定的灰色系统的系统行为进行分析，灰色系统理论发展了一系列灰色系统的综合分析方法。这些分析方法包括灰色关联分析、灰色聚类分析、灰色决策等。灰色关联分析方法的基本思想是根据序列曲线几何形状的相似程度来判断其联系是否紧密，并在数学上用灰色关联度来衡量这种相似程度。曲线越接近，相应序列之间的关联度就越大，反之就越小。在进行通风空调系统的设计和室内空气品质的管理中，我们需要了解哪种污染物对室内空气品质的影响最大，哪种污染物会引起某一种感觉症状，其浓度的增加会明显使室内空气品质恶化。因此我们可以运用灰色关联思想分析室内污染物影响室内人员主观评价的特点，计算室内污染水平与空气品质不接受率和室内人员不良症状之间的灰色关联度，通过对系统动态过程发展态势的量化比较分析，展现有关因素之间的关系，为建筑室内环境系统的设计和维护提供了关注的重点和依据[5]。此外，还可以通过灰色聚类对污染物的类别进行归并简化，可以减少不必要数据的收集，降低室内空气品质评价的费用，缩短评价时间，而又不影响评价结果。 2.2 室内空气品质灰色模型 以前提出的许多模型对室内环境系统进行了某些假设，虽然考虑问题的重点各有不同，但都为确定性模型，并没有考虑各种不确知因素和各种偶然因素（灰色因素）的影响。基于灰色系统理论，为了能够反映各种灰色因素对系统行为的影响，我们将系统结构扩展为灰结构，系统参数扩展为灰参数，系统输入扩展为灰变量，于是得到基于相应确定性模型的室内空气品质灰色模型。由此得到的模型有物理原型并且部分信息可直接观察，但又存在部分信息不确定、不完全的问题，我们称之为室内空气品质非本征灰色模型。灰色模型和确定性模型在形式上完全相同，两者是同构的，只是参数换成了意义完全不同的灰色量。这是灰色系统方法的特点，也为室内空气品质灰色模型的识别提供了解决思路。通过参数估值方法识别系统灰色量的最优值，建立室内空气品质的灰色模型，可以研究室内污染物的变化规律。室内空气品质灰色模型充分吸收了现有物理系统的验前知识和可观测信息，又用灰变量（或灰序列）、灰结构和灰参数描述了系统环节中既重要但又缺乏可直接观测信息的非确知部分，综合反映了各种确知因素和灰色因素对系统行为的影响[6]。 2.3 室内空气品质的灰色综合评价方法 在多因子综合评价时，我们经过实测，得到某一评价对象的由多个参数组成的序列，要对它做出等级评价也就是判断它与哪一级评价标准更接近，关系更密切。根据灰色系统理论可以建立室内空气品质评价的灰色方法，取参考序列为评价对象的实测值，比较序列为室内空气品质评价的评价标准序列。室内的各种污染物有很宽的浓度变化范围，并且对其强度的感觉近似遵循对数关系，在综合评价时可以仿照声音的处理方法，对各污染物浓度的数值进行预处理，使之能反映人体感觉的大小，且能在不同的污染物之间进行比较。评价时得出的关联矩阵提供了的丰富信息，每一行的元素均为某一待评价对象与不同室内空气品质等级的灰色关联系数；与某一等级的关联系数越大说明其与该等级的联系越紧密，因此最大关联系数对应的等级即为该对象的室内空气品质的等级。关联矩阵中每一列的各元素为某一室内空气品质等级与相应评价对象的灰色关联系数，因为矩阵中任意元素的比较都是有意义的，因此可以通过比较任意两行的相应元素来比较任意两评价对象的室内空气品质的优劣[7]。 3 总结 运用灰色系统理论研究室内空气品质的不确定性问题是项全新的工作，本文在这一方面做了一些探索。除灰色系统理论外，随机分析和模糊数学也是常用的不确定系统的研究方法。虽然它们的研究对象都具有某种不确定性，但模糊数学着重研究“认知不确定”问题，随机分析着重研究“随机不确定”问题。在室内空气品质的灰色系统方法研究，如何结合运用随机分析和模糊数学的方法将是一个有意义的课题。 参考文献： [1] ASHRAE. ASHRAE Standard 62-1999, Ventilation for Acceptable Indoor Air Quality.
|
|||||
| 文章录入：icccs 责任编辑：admin | |||||
| 【发表评论】【加入收藏】【告诉好友】【打印此文】【关闭窗口】 | |||||
| 最新热点 | 最新推荐 | 相关文章 | ||
| 室内空气品质-屋顶下的“隐形… 改善大型超市卖场室内空气品… |
 网友评论：（只显示最新10条。评论内容只代表网友观点，与本站立场无关！） |
| | 设为首页 | 加入收藏 | 联系站长 | 友情链接 | 版权申明 | | |
 |
版权所有 CopyRight © 2006 All rights reserved.动易2005| 鸽子飞飞工作室 ICCCS - Internal Contaminate Control Communion and Study |  联系电话 ：********  QQ群：54428418
 在线客服 |
