室内空气品质的不确定性及其灰色系统分析方法

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

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