建筑围护结构设计中的多准则决策分析：连接湿度安全与健康风险

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《Indoor Environments》：A Multi-Criteria Decision Analysis for Building Envelope Design: Bridging Moisture Safety and Health Risks

【字体：大中小】 时间：2025年10月27日 来源：Indoor Environments

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　　本研究针对建筑围护结构设计中缺乏居住者健康分析的问题，开发了一种集成湿度安全、健康风险和经济效益的无效用决策分析（IDA）框架。研究人员通过概率湿热分析评估了三种木框架墙体的霉菌生长风险，并量化了其与哮喘和过敏性鼻炎的关联健康成本。结果表明，案例研究1（CS1）在初始成本（45.27 €/m2）和健康无效用（279.87 €/m2）之间取得了最佳平衡（SPR=0.14）。该研究为平衡湿度安全、健康影响和经济成本的可持续建筑围护结构设计提供了透明决策工具。

建筑环境对人体健康的影响日益受到关注，其中室内霉菌暴露引发的呼吸系统疾病已成为全球公共卫生挑战。在寒冷气候地区，高保温性能的建筑围护结构虽然提升了能源效率，却可能因湿热问题导致霉菌滋生。瑞典已有超过30%的独栋住宅存在霉菌问题，而世界卫生组织指南明确指出室内潮湿和霉菌会引发哮喘、过敏性鼻炎等疾病。传统的建筑设计方案往往仅关注初始建造成本或能源性能，缺乏对长期健康影响的系统评估，这使得决策者难以在湿度安全、健康风险和经济成本之间取得科学平衡。

发表于《Indoor Environments》的这项研究提出了一种创新的无效用决策分析（IDA）方法，通过整合湿热模拟、健康后果量化和生命周期成本分析，构建了兼顾工程性能和医学影响的决策框架。研究团队以斯德哥尔摩气候条件为背景，针对三种典型木框架墙体（CS1通风抹灰墙、CS2通风砖饰面墙、CS3非通风墙）开展系统性对比。

关键技术方法包括：1）基于机器学习元模型的概率湿热分析，采用拉丁超立方采样处理材料属性与边界条件的不确定性；2）霉菌可靠性分析（MRA），通过芬兰霉菌生长模型评估最大霉菌指数超标概率；3）健康后果量化，依据流行病学研究将霉菌暴露与哮喘（53%发病概率）、过敏性鼻炎（13.2%发病概率）的医疗成本关联；4）生命周期成本（LCC）计算，结合瑞典央行历史利率（2.27%）和消费价格指数（2.68%）进行50年周期成本折现；5）单点比率（SPR）决策模型，对健康无效用和经济无效用进行等权重整合。

研究结果揭示了三类墙体的性能差异：

湿热可靠性方面，CS2因具备通风空腔和防潮层，霉菌指数超标概率为0%；CS1概率为2.26%，而CS3因缺乏湿度防护机制，失败概率高达71.5%。健康后果分析显示，CS3可能导致38%的居住者罹患哮喘，9.44%出现过敏性鼻炎，其单位面积健康成本达8,815.39 €/m2，远高于CS1的279.87 €/m2。经济性评估中，CS2因采用昂贵砖饰面，初始成本（180.84 €/m2）最高；CS3初始成本最低（34.05 €/m2），但长期健康成本惊人。

通过无效用决策分析，CS1以最低SPR值（0.14）被确定为最优方案，其在可控初始成本（45.27 €/m2）与较低健康风险间实现了最佳平衡。研究还发现，当居住密度增加时，健康成本将成为决策主导因素，但墙体性能排序保持稳定。

该研究的核心价值在于突破了传统建筑设计的单维度评价局限，首次将湿热物理风险、健康结局和全生命周期经济成本纳入统一决策框架。提出的IDA方法不仅为建筑师和开发商提供了量化工具，更促进了建筑工程与医学领域的跨学科融合。未来通过扩展疾病类型（如神经系统影响）、引入多利益相关方权重设定、结合更长期的气候观测数据，可进一步提升决策模型的精确度和适用性。这项研究为制定健康导向的建筑规范提供了科学依据，对推动可持续建筑发展具有重要实践意义。

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