模糊理論在房間舒適性綜合評價中的應(yīng)用

模糊理論在房間舒適性綜合評價中的應(yīng)用摘要：本文介紹了模糊理論應(yīng)用在房價舒適性評價的具體過程并且結(jié)合具體的例子解釋了如何去進(jìn)行模糊評價。而且針對隸屬函數(shù)和權(quán)重的取值給出了一些做法，綜合討論了熱環(huán)境，光環(huán)境，聲環(huán)境，衛(wèi)生環(huán)境。關(guān)鍵字：隸屬函數(shù)模糊理論房間舒適性一.引言模糊數(shù)學(xué)是1965年美國加里福尼亞大學(xué)的控制論專家Zadeh提出的,它是研究和處理模糊性事物的一種新的數(shù)學(xué)方法.所謂模糊性事物,是指那些邊界不清晰的事物,這種邊界不清是由客觀差異的中間過渡性所引起的劃分上的不確定性所決定的。世界上的萬物千差萬別，形形色色，除了確定的性的事物或者概念外，更廣泛的是不確定的事務(wù)和概念。比如本文中將要提到的熱舒適就是個模糊的概念。對于一個房間室內(nèi)環(huán)境的評價從兩個方面入手：首先得考慮室內(nèi)空氣質(zhì)量的問題，近年來由于各種裝飾材料導(dǎo)致的各種建筑病癥越來越嚴(yán)重，室內(nèi)空氣品質(zhì)是必須在滿足舒適性之前應(yīng)該滿足的，其次才是室內(nèi)環(huán)境舒適性評價。目前室內(nèi)空氣品質(zhì)的總體狀況是否符合國家要求沒有一個度，國內(nèi)現(xiàn)在的做法是參考發(fā)達(dá)國家給出的一些室內(nèi)空氣品質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)。目前世界上用于評價人體熱舒適的方法主要有兩種，第一種是利用人體生理客觀反應(yīng)的評價方法。但關(guān)于這種方法究竟用何種生理指標(biāo)作為量度標(biāo)準(zhǔn)，一直存在較大的分歧。另一種方法是主觀反應(yīng)評價方法。即對受試者進(jìn)行一定的訓(xùn)練，制定出一種用數(shù)值來表示不同熱感覺反應(yīng)程度的標(biāo)準(zhǔn)。大量實驗表明人體主觀反應(yīng)的重復(fù)能力并不低于生理反應(yīng)重復(fù)能力。在許多情況下，特別是涉及到建筑物內(nèi)部熱環(huán)境時，主觀反應(yīng)往往較某些客觀的生理量度更具有重要意義。幾種常用的舒適性評判指標(biāo)如下:1.溫度指標(biāo)：溫度指標(biāo)給出保證人處于舒適時的溫度范圍或綜合溫度指標(biāo)。它雖有一定的準(zhǔn)確性，但總的看來，它僅僅考慮了溫度對熱感覺的影響作用，而忽略了其它因素對人體的影響，比如濕度，氣流速度，等，太過于片面。2.有效溫度(ET)：這是一個將干球溫度、濕度、空氣流速對人體冷熱感的影響綜合而成的一個單一指標(biāo)。它在數(shù)值上等于產(chǎn)生相同感覺的靜止飽和空氣的溫度。但在應(yīng)用過程中，人們發(fā)現(xiàn)ET指標(biāo)過高估計了濕度的影響。應(yīng)用最廣、并成為AsHRAE標(biāo)準(zhǔn)55一74中舒適指的是新有效溫度ET’。ET’指標(biāo)被定義為一個相對濕度為50%的等濕環(huán)境中的當(dāng)量干球溫度。3.Fanger舒適方程該方程是組合了影響熱舒適狀態(tài)的6個因素，以平均皮膚溫度和汗液分泌值為活動強度的函數(shù)，并利用傳熱理論建立人體熱平衡而推導(dǎo)出來的該方程可以對任何活動強度、任何衣著的人，計算出空氣溫度、空氣濕度、圍護(hù)結(jié)構(gòu)平均溫度和空氣速度的各種組合但它不能評價已給定的室內(nèi)熱環(huán)境，也不能直接給出在已偏離最佳氣候狀態(tài)中人的感覺部位的任何數(shù)據(jù)。4.PMv-PPD指標(biāo)這是目前世界上廣泛應(yīng)用的室內(nèi)環(huán)境舒適性評價指標(biāo)，也為國際標(biāo)準(zhǔn)化組織于1984年公布的1507730標(biāo)準(zhǔn)所采用。它是根據(jù)Fanger多年研究成果而制訂的。Fanger將熱感覺分為7級(一3,+3)，分別對應(yīng):冷、涼稍涼、舒適稍暖、暖、熱。通過大規(guī)握人體舒適實驗求得人們的預(yù)測平均反應(yīng)值PMV(PredicteMeanvote)與平均預(yù)測不滿意率，即PPD(Predicatepercentdissatisfied)·1507730推薦:對某一熱環(huán)境當(dāng)室內(nèi)環(huán)境保持舒適時有:PPD<10%，-0.5<PMv<+0.5以上討論的每種方法都有實用性，也有局限性。其最大局限在于將人體熱舒適感覺這個主觀的、精神的模糊量當(dāng)作精確量來處理。這樣就會出現(xiàn)用精確數(shù)學(xué)處理熱舒適反而不精確的現(xiàn)象，這樣將模糊理論提出用來解釋這些問題，隨著各評判函數(shù)系數(shù)的確定，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，人體生理學(xué)家、心理學(xué)家、建筑師、建筑熱物理工作者、空調(diào)技術(shù)人員等多學(xué)科專家合作的結(jié)果，使得這種模糊評判更加合理化。二.模糊評價和模型的建立2.1模糊評判原理所謂模糊評判，就是根據(jù)給出的評價標(biāo)準(zhǔn)和實測值，經(jīng)過模糊變換后對事物作出評價的一種方法，這種方法特別適用于因素較多、相互影響難以定量確定的情況。模糊綜合評判可歸納為以下幾個步驟:①給出備擇的對象集:X={x1，x2，…，xi};②找出因素集:u={u1，u2，…，un};③找出評語集:v={vl，v2，…..，vn};④確定評判矩陣R;⑤確定權(quán)矩陣A;⑥由A·R進(jìn)行評判，按序擇優(yōu)，得評判結(jié)果。2.2細(xì)節(jié)說明槽在此對于誠上述步驟負(fù)進(jìn)行說明扣：嚇①與取對象：此爐處對象為加室內(nèi)環(huán)境槍。羨捎②喬譽因素集：綠涉及到舒型適指標(biāo)的國有室內(nèi)空終氣溫度，糕濕度，氣溫流速度，蹄平均輻射龍溫度，人鎮(zhèn)體代謝率便，服裝熱曠阻，噪聲竄，眩光，推空氣新鮮瞎度。涉及誦到空氣質(zhì)卵量的盡有欺C澡O孩，睬CO肚2鍵，覽CH李4榨，吸入塵照，菌落莊，發(fā)SO2壩兆，趣NO辜2困，等。王殺昭俊老師簡曾在《住鴿宅室內(nèi)熱區(qū)環(huán)境中影存響人體熱輛感覺特征滋選擇》一卷文中提出胞一種方法骨：為研究爪住宅熱環(huán)島境中人體舊熱感覺，圍建立影響激人體熱感兩覺的特征蚊組合優(yōu)化辮模亮型歉.則利用遺傳敲算法并行拘計算的優(yōu)甲點，咸用發(fā)“濟優(yōu)勝劣程汰畏”背遺傳算法壁對影響人懷體熱感覺孕的特征變續(xù)量進(jìn)行選她擇，并且剃得出以下獅結(jié)喊論替:儉在嚴(yán)寒地鉤區(qū)冬季采扎暖期的居觀住建筑熱壽環(huán)境中，晝影響人體夢熱感覺的互最有效特波征變量是辮空氣溫度夏、平均輻推射溫度和肉服裝熱阻束及其交互數(shù)作用的影個響乖.宜因此可以更根據(jù)上訴猴的方法針滿對不同的媽類型的情拉況也可以降得出類似崖的結(jié)論，萍比如：炎轎熱地區(qū)夏懂季空調(diào)房司間的人體漲熱感覺因燕素為室內(nèi)就空氣溫度汪，濕度，至氣流速度宿，平均輻湖射溫度。價上述方法遲中把熱感粘覺和舒適現(xiàn)感視為同汽一概念，門只考慮了商有關(guān)熱感達(dá)覺方面的粱因素。近齊來研究表難明，除熱辭因素外，兄眩光、噪鑒聲、空氣勤新鮮度等皇都對人體構(gòu)舒適感有由很大的影群響。也就帳是說，熱拍舒適僅僅汗是人體總俊體舒適感趟的一個方碑面。因此燃必須結(jié)合今具體的室吸內(nèi)室外的揚環(huán)境做出種具體的評想價，對于童因素選取動將具體考糖慮各種條錫件，最后花參考王昭遭俊老師提捆出的方法纏做出具體黑某一室內(nèi)故環(huán)境的評料價因素。租在此為了址區(qū)別，將效上述因素咸劃分橫為偉2鋪級句，拍{吸空氣溫度潮，濕度，睬氣流速度筑，平均輻幣射溫度，首人體代謝悟率，服裝微熱盡阻集}許代表熱因椅素餅{C飽O現(xiàn)，奮CO岡2犬，案CH監(jiān)4悔，吸入塵杜，菌落歇，場SO2頁芳，巨NO2罷}謎代表空氣冰質(zhì)量因素樓為或第纏2川級因素，利然當(dāng)后面{已U纏熱遙，將U材質(zhì)量畢，繼U莫噪聲葵，竄U園眩園光赤}芝為第一級鄉(xiāng)因素。擾③構(gòu)巷評語集：湖對于熱舒易適性采偶用灶Fang炸e勵r啊給出都的片件7和個級別，鑄將評價集扣設(shè)定腫為街:年V={V短1踢，泥V府2潮，食V指3皮，蜓V歉4化，觀V片5利，屑V輔6慢，艷V7}料其熟中胃V潮1香為茫-點3慧，妖冷寧;V載2熱為陵-宜2犬，扛涼堵;V造3握為映-棕l折，稍飼涼厘;V央4笑為柿0擇，舒共適禁;V辦5虜為貿(mào)l閘，稍章暖佛;V則6扔為暈2曉，漁暖器;V酒7寶為儲3應(yīng)，熱。但往王昭俊老丙師在《嚴(yán)方寒地區(qū)居拍室熱環(huán)境鄉(xiāng)模糊綜合復(fù)評價》中盈提出：根怒據(jù)現(xiàn)場測方試的熱感采覺試驗數(shù)蘇據(jù)集中分翁布午在令-1--六---+走1磁，在其蝶他疤4脅個級搞別的試驗勾數(shù)據(jù)較少鉤，為增加叮每種工況撓下的實驗盛次數(shù)，以它使得隸屬蘋頻率更接車近于穩(wěn)定愉隸屬頻率曉，將熱感徒覺白為考“唯冷狠”竊(-3兇)街和莫“斷涼刮”荒(-2把)歐合并，記逐作提“啄冷饅”欺(-2策)別，將熱感長覺撇為鄭“仗熱株”柴(+3垂)寒和軋“君暖鍛”劍(+2鐵)挽合并，記坊作鏈“喘熱繳”臂(+2癢)扶。并且按繞照中國人層的語言表每達(dá)習(xí)慣，貞將厲“繡稍短暖覺”決改胸為暴“奮暖進(jìn)”好，紐將管“貿(mào)稍便涼活”落改車為畢“片涼拿”殊，即詞將專7券個熱感覺紗分級改傻為驕5餡個，依次優(yōu)為要:連冷扭(-2撥)蚊、葉涼再(-1吊)輸、中壩性喪(0眉)包、群暖鴨(+1躬)邊、黃熱語(+2)假.觸那種模式剝更加合理蛙應(yīng)當(dāng)根據(jù)閣實驗的數(shù)校據(jù)來確定淹。起由于空氣妹質(zhì)量并不霜是針對人孕的感覺而執(zhí)言的，空小氣質(zhì)量針幕對人的健充康而言，架一些發(fā)達(dá)暴國家都做植出了相關(guān)精的標(biāo)準(zhǔn)，脖因此對于抽室內(nèi)空氣麗質(zhì)量的評比語集應(yīng)當(dāng)股結(jié)合相關(guān)臂的標(biāo)準(zhǔn)做猴出，而不腸是靠主觀守感受決定貫。因此采夫用一個標(biāo)國準(zhǔn)然后根盡據(jù)隸屬函綿數(shù)得租出鴿0-那1休之間的一貫個數(shù)來說級明與標(biāo)準(zhǔn)仍接近的程浩度。舞三施.色具體實例載分析說細(xì)明厭滾假設(shè)一個羽冬天采暖集的辦公室膏，經(jīng)測定巾，室內(nèi)環(huán)忌境參數(shù)臉為球:貪空氣溫度鴿為帳2祝4抹℃竿，工作區(qū)訪風(fēng)速慧為動0.30必0m/餃s緣，相對濕俯度塑為善45祖%馬，平均輻芹射溫紅度根tm=2榴8鐵℃搏，室內(nèi)人除員著普通訊服程裝噴(述熱阻值約笛為探0.53侍clo固)戚，活動小量鋼58w/謝m改2肝，眩階光型G誓為需120梅.吃噪垃聲巡70d里B副情況下的宣綜合評判活為候CO2往宴為陜1000掏pp睡m栽，姨CO=1牌.97p彎pm腐,討吸入酬塵答=10利5慨微心克概/轎立方米，和菌目落離=4.8賊CFU/酬9C廣M蚊，雖5mi錄n讓，穩(wěn)CH4=幸36.9豬ppb,指NO2=晉4.41侵ppb,愛SO2=階4.28謎pp督b田從事一般扯性辦公室金工作。現(xiàn)墻對其室內(nèi)黑熱環(huán)境進(jìn)際行評判。匪解：伴一謠.絮確定第二肺級因素集夏合尸為逮U吩熱燕=李{攔空氣溫度下，風(fēng)速，生相對濕度證，平均輻援射熱冊阻終}窯U忙質(zhì)顫量拿={C脫O四，投CO溜2幕，辰CH扭4樸，吸入塵層，菌落駱，秋SO2尿吐，揪NO2}敗第一級因淹素柏{置U災(zāi)熱賞，患U倆質(zhì)量識，壟U傭噪聲碌，賽U互眩篩光獸}令階二斃.股進(jìn)行大量犬的人體實仿驗的基礎(chǔ)驚上，通過范模糊統(tǒng)計牽的方法來塔確定各因榆素與熱感向覺各級別眨間的隸屬洽函數(shù)下表滴選用上海暈交大連之心偉老師的分實驗。氣根據(jù)實驗言數(shù)據(jù)特征普選擇將評濟價集設(shè)定甚為閃:畏V挺熱辯={V騾1線，視V幅2徹，吃V3}闊其評中國V棉1甩為陽-頂l點，稍百涼較;V膜2單為名0合，舒燒適岔;V搶3串為飽l振，稍域暖得;鄰根據(jù)條件輩計算出隸絞屬函數(shù)值朝得出評判赤矩陣：潤根據(jù)專家垂評議法得蛛到權(quán)系數(shù)港Ａ跨={0.聰53,0歡.27,傍0.14妻,0.0城6迎}愈分別為環(huán)賤境溫度，番空氣流速駐，濕度，淡平均輻射談溫度。鞭=[0.榮536托1射，策0.43無1擔(dān)2啄，脾0.02符91]聰PMV=查-1*0糞.536雁1+0.砍0291醬*1=-充0.50嘆7盡0登介杏于句Fran莖ge厭r除的舒適和永稍涼之間盟。給對于室內(nèi)威環(huán)境質(zhì)量重，采用同差濟大學(xué)已纏經(jīng)提出的團模型得出蹲下面的隸盾屬函數(shù)，托其菊中拐X升與榜K虎的值已經(jīng)康根據(jù)因素濱的標(biāo)準(zhǔn)值眠得出。列相關(guān)因素殲標(biāo)準(zhǔn)值可蕩以從下表辟看出。遞隸屬函數(shù)析：例該式反映友某一因素鍵量隸屬標(biāo)誤準(zhǔn)值的程乎度。要說幅明的是有快害物名稱餐最高允許婦濃度逢甲煤醛杏0.08管mg/m牲3駛氨接100B絞q/m3汽(雀新建還房逐)20壞0Bq/項m3杜(本已建蹤房陸)稅氮氧化物搶日平的均鍵0.10粱%芽二氧化碳兩日平途均征0.10洽%(20吼00mg伴/m3)澡二氧化硫浮日平健均啞0.15來mg/嚇m3龜細(xì)菌總數(shù)稼撞擊尺法掃:400救0cfu巾/m3采增沉降估法善:45c柴fu/完m3爆可吸入顆團粒物日平辨均孕0.1沾5連雌下/m3犯臭拳氧懂:0.發(fā)1mg角/m3閱當(dāng)室內(nèi)某恩指標(biāo)超標(biāo)仗時就沒有狂必要做出阻舒適性評乏價了。因借此本文所式有的評價薄均在安全證范圍內(nèi)進(jìn)萬行溫的蘋鍬。集在這些因養(yǎng)素中對于草辦公室而糞言影響最三大的是二予氧化碳和士甲醛和吸擾入塵，所枝以根據(jù)具狠體情況將攏權(quán)重設(shè)糊為爽A={扭2/奔9漫，肉1/1炕2士，墾2/值9茄，餡1/1橫2者，碎2/命9航，坡1/1但2車，奧1/12耀}射依次為二讓氧化碳，捐一氧化碳那，吸入塵邪，甲醛，邊二氧化氮技，二氧化攀硫，菌落辣。汗根據(jù)具體慌條件可以略得出：奇2/9*知0.92難7+1/硬12+2淘/9+1推/12+短2/9+棚1/12辣+1/1補2=0.盡9883裙懷該值反映魂了室內(nèi)衛(wèi)賀生與標(biāo)準(zhǔn)糧接近的程元度。為了唐做出具體劉的評價，也將低從柔0-賢1吊之間劃分項成劃3箏個級別崖。纏{將良弄+侮1怎，尚碑可拐0徒，孕差鍬-1度}鬼對應(yīng)于隸歷屬函數(shù)蠅值鋸{>0嚴(yán).85,禿>0.瞧4,0崖.運4墊以規(guī)下紙}睛。那么可軌以得橫出毒IQ扇V翼的值輩為銅1身。廊上面對于泊一級因素噴給出了評諸價，下面疲將對二級柿因素進(jìn)行起計算。恰對于噪音怠和眩光的蘿隸屬函數(shù)批同樣可以霜建立在數(shù)省理統(tǒng)計的浙基礎(chǔ)上，變隸屬函數(shù)壓的得出與濱熱環(huán)境的鞏幾個因素晉相同，由截于沒有具陳體實驗，烤因此只做恐出過程說點明。根據(jù)功隸屬函數(shù)拋可以計算溪出評價矩跟陣，然后拘得出光環(huán)夕境宴LE垃V跨和聲環(huán)訊境誘SE鹽V變的值。漢三霸.薄現(xiàn)在已經(jīng)適計算出了抓熱環(huán)些境藍(lán)PM丸V圍，衛(wèi)生狀湊況陵IQ溜V棍，光環(huán)榮境慰LE出V愈和聲環(huán)病境數(shù)SE冰V你的參數(shù)值港，因為它灶們的值范址圍寇為杯(-1,稀+1)警,跨確定一個層權(quán)重棟集鼠A碌即可得出呼對該房間喊的綜合評擴價缺。誕Tota叨l=a1社*PMV袋+a2*相IQV+番a3*L鋼EV+a芬4*SE鏡V救四槍.接本例題中義所有的試琴驗數(shù)據(jù)均叛參考文獻(xiàn)煮得到。四.結(jié)論異權(quán)重的選姥取和隸屬沈函數(shù)的選蹲取是決定席該模糊評錯價準(zhǔn)確性船的重點，招從例題中魯可以看出坐權(quán)重的選愈取大多是瞇依靠專家你評價經(jīng)過歌數(shù)學(xué)處理搜后得出的僵，隸屬函叫數(shù)的選取沙是根據(jù)數(shù)絕理統(tǒng)計和顯經(jīng)驗來得逢到的，肯沉定有不準(zhǔn)晝確之處。綁本文綜合異了室內(nèi)環(huán)續(xù)境的幾乎屢所有影響冒舒適性的箭因素，試博驗是建立飄模糊評價攏的基礎(chǔ)。傅本文提出利了具體的煉做法，應(yīng)害到針對不繡同的房間獲類型選用距不同的評角價術(shù)語，握該文只說歡明了冬天徒采暖的辦壓公室內(nèi)處澇理方案，看相應(yīng)還有臉夏季空調(diào)弟房間的辦時公室處理作方案。以幼后的工作欄應(yīng)該針對頁不同房間樓類型做出火大量的試鴿驗，得到扯該房間類顏型模糊評撿價的具體碼的權(quán)重值先和隸屬函順數(shù)，然后爛做成計算挪機模塊，刻這樣對于宣空調(diào)或者盡采暖的自糟動化有很歡大的推進(jìn)門，模糊評扭價才會有買現(xiàn)實的意液義。參考文獻(xiàn)翻[1乘]像連之犁偉竿建空調(diào)房間患熱環(huán)境模尾糊綜合評趕判林惡暖通空他調(diào)啟200熟1垮年趨第詞3斬1膽卷堡第乏5踐期培[2喊]泥王昭社俊虹寸嚴(yán)寒地區(qū)襪居室熱環(huán)竟境模糊綜葡合評價漁哈爾濱工降業(yè)大學(xué)學(xué)渴報瓜第壤3肝6媽卷揚第艘6惕期衰200縮4授年姑6遼月衛(wèi)[3容]炎王昭臘俊周旗嚴(yán)寒地區(qū)鋪居室熱環(huán)桃境