灰色关联在过滤材料分析中的应用

武松梅 王新厚

(1.安徽职业技术学院，安徽合肥 230001；2.东华大学，上海 200051）

随着现代工业化发展，大量空调设备的应用，空气中漂浮着各种各样肉眼看不到的尘埃粒子和微生物，对人体健康的影响非常大[1].人们意识到一些疾病是因恶劣的空气引起的，开始追求高质量的空气环境，更多地关注公共建筑物内的空气环境质量[2]，空气洁净技术随之走入人们的生活.在整个空气洁净技术中，空气过滤器是关键的部件，它所使用的过滤材料的结构和性能直接关系到过滤器的性能.

本文收集各厂家的非织造过滤材料在颗粒物PM10在0.5 m/s风速下进行过滤性能测试，综合考虑过滤阻力、过滤效率、价格三方面的因素，对非织造过滤材料的经济技术指标进行优选.

1 实验样品

非织造过滤材料的测试样本分为三类：熔喷类R1，R2，R3，R4，R5，R6；针刺类C1，C2，C3；复合类F1，F2.

2 性能测试及测试数据

根据过滤材料国家标准要求，本文对过滤材料的过滤效率以及过滤阻力的测试利用计重法.本文讨论过滤材料应用在过滤风速为0.5 m/s的中效过滤，测试数据如表1.

表1 试样过滤性能指标测试值

3 对11种过滤材料进行灰色评价

3.1 经济技术指标的选取

过滤材料的性能指标有很多，本文选择过滤阻力，过滤效率，这两个指标作为过滤材料性能的技术指标，经济指标主要考虑过滤材料的价格.因此，这三项能够比较全面地评价过滤材料的经济技术性能.

3.2 比较方案和参考方案序列的确定原则

本文共测试11块过滤材料，每种过滤材料有3个评价指标，则比较方案序列为：

因过滤阻力越大，功耗越大，越不经济；过滤效率越高，过滤性能越好；过滤材料价格越高，成本越高，因此，选择过滤阻力最小、过滤效率最大、过滤材料价格最小的3个值作为各比较方案中最优参考序列.参考序列为：

3.3 价格白化权函数的量化处理

价格采用白化权函数的量化方法进行处理，把白化函数取为线形函数，即价格高、较高、中、低分别取0.8，0.6，0.4，0.2.价格白化权函数量化处理后见表4.

3.4 数据的无量纲化

由于各指标计量单位不同，不便于比较.为此采用归一化对数据进行处理.对表4进行规一化处理所得结果如表5.

3.5 求取关联系数

表4 过滤材料主要参数指标

表5 各指标归一化处理

表6 与参考数列比较结果

因此式（1-1）变为：

由于ρ的取值对结果有一定的影响，由式（1-2）可知，

关联系数代入上式（1-5）计算求得，见表7.

表7 关联系数计算结果

3.6 给各指标因素赋权值

各项技术经济指标对过滤材料影响不同，因此权重系数肯定也不一样.目前专家数据库不完善的，本文使用层次分析法[4].

判断矩阵根据重要性排序求得

可以求得，

3.7 求关联度

4.8 关联度排列及最优化方案

由计算结果可知：R4 > R2 > R3 > F2 > R1 >C2 > C1 > C3 > F1 > R6 > R5，在风速为0.5 m/s时空调中过滤材料话，综合考虑过滤材料的过滤性能，过滤阻力，价格三方面，以熔喷类过滤材料R4为最佳，技术经济性最高.

4 总 结

本文对熔喷类、针刺类、复合类非织造过滤材料进行测试，随后从过滤阻力、过滤效率、价格三个方面进行综合考察技术经济指标，采用灰色关联理论对过滤材料进行了评价.采用层次分析法，最终确定了熔喷过滤材料R4在风速为0.5 m/s的中效过滤时技术经济性最高.

[1]周伟，叶舜华.有关气溶胶吸入人危害研究[J].中国公共卫生学报，15（4）：253-255.

[2]张威，谷海兰.个非织造空气过滤材料对 PM2.5的过滤性能[J].上海纺织科技，2013，2（41）：59-61.

[3]许钟麟.空气洁净技术原理[M].上海：同济大学出版社，1998.

[4]熊和金，陈绵云，瞿坦.灰色关联度公式的几种拓广[J].系统工程与电子技术，2000，22（1）：8-9.