木质材料对室内环境湿度的调节功能

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1、http:/ 木质材料对室内环境湿度的调节功能 吴亚明 (南京林业大学环境化学系 210037) 摘摘 要要： 本文通过讨论影响木材调湿性能的几大因素， 弄清木材对环境湿度的调节功能及其 规律。为住宅，图书馆，医院，博物馆等场所进行室内装饰时，更有效合理、更科学地利用 木质材料来调节环境湿度提供了一定的理论基础。 关键词：关键词：木质室内装饰材料 环境湿度 调湿性能 1.研究背景 1.研究背景 人类以木材构筑住宅源远流长,然而随着精神文明与物质文明的进步,人们对居住质量和 居住环境提出了更高的要求.如何选择室内装修材料,美化住宅室内空间,营造一个温馨、 舒适 安全的生活环境,越来越受人们的关注

2、.近年来,室内装修材料朝着环保化方向发展,即要求装 修材料无毒,不污染环境,有益人类健康.而木材是一种天然有机生物体,是典型的无污染、 对人 类无害的自然材料.具有良好的环境功能，而木材的调湿性能作为木材所具备的独特性能， 千百年来深受人们的喜爱， 木材重要的环境功能之一， 也是与人体健康密切相关的一个重要 因子1。可见对木材调湿性能进行研究具有深刻的意义。 2.木材调湿性概述木材调湿性概述 2.1 木材调湿性的定义 2.1 木材调湿性的定义 木材对环境的调湿作用是靠木材自身的吸湿和解吸作用来直接缓和室内湿度变化完成 的。当温度升高，相对湿度降低时木材会发生解湿；而当温度降低，相对湿度升高时木

3、材会 发生吸湿1。 2.2 木材调湿性的重要意义 2.2 木材调湿性的重要意义 2.2.1 对人体健康的意义 2.2.1 对人体健康的意义 人体通过皮肤或呼吸器官每天蒸发的水分量约为 700-900ml，以此来调节体温。而人体 蒸发水分量与皮肤表面积和环境湿度有关， 因此相对湿度对通过皮肤进行的新陈代谢活动影 响很大。研究表明木造房屋室内的年平均湿度比混凝土造房屋低 8%10%，从而有利于体内 的水分移动保持体温促进新陈代谢2。 2.2.2 对居住环境的意义 2.2.2 对居住环境的意义 研究表明菌类的生存、精神病、自杀、性犯罪等均和环境的温、湿度密切相关。木材的 调湿性能可以缓和室内的湿度变

4、化，创造良好的居住环境同时促进身心健康。 2.2.3 绿色的环境价值 2.2.3 绿色的环境价值 利用木材或木质材料来调节环境湿度不但不破坏环境，还具有节能的优点。 3.木质材料对室内湿的影响 3.木质材料对室内湿的影响 木质材料具有良好的环境湿度调节性能,能够缓和室内环境湿度的急剧变化。（见下表1） 若室内木质材料较少时,则其调湿效果不会很好,所以室内适宜的木材拥有量是调湿性能评价 的的重要指标。则元京等采用温湿度自动记录仪对大型木造房屋的室内外的温湿度进行测1http:/ 量。 木造房屋的建筑面积 785m2,有效使用面积 1737m2,钢筋混凝土房屋的建筑面积 1700m2, 有效使用面

5、积 8240m2。 从所测结果来看,夏季室内木造房屋的温度变化较为平缓,而钢筋混凝 土造房屋的温度变化范围较大。与秋季室内外温度差异相比,夏季室内外温差较小,秋季的相 对较大3。 4.木材调湿性的评定 4.木材调湿性的评定 通过对木材调湿性的评定， 了解温度、 湿度及两者变化是非平衡状态下的木材的吸湿和 解吸性能，测定吸湿和解吸速度。 4.1 评定的方法 4.1 评定的方法 目前评定木材调湿性能的方法主要有两种， 即以水蒸气变化为基准和温度变化为基准的 两种评定方法4。 4.2 水蒸气变化为基准的评定方法 4.2 水蒸气变化为基准的评定方法 通过测定在水蒸汽流入流出过程中十几种常用室内装饰材料

6、装饰的试验体内相对湿度 的经时变化情况,找出它们各自对环境湿度的调节规律,并对木质室内装饰材料的调湿性能 作了定量的评价,从而为室内环境的湿度设计提供理论依据和技术参数的评价方法。 4.2.1 室内装饰材料对环境湿度的调节性能分类 4.2.1 室内装饰材料对环境湿度的调节性能分类 为了将室内装饰材料按照其对环境湿度的调节性能进行分类,定义和两个物理量。 其中值代表水蒸汽流入试验体过程中环境相对湿度的升高值。值越小,说明试材的调湿 性能越好。值代表的是保持阶段环境相对湿度的变化值。值越小,说明材料的吸湿能力 越强,调湿性能也越好。在这 2 个值中,值的大小不仅反映了材料的吸湿能力,同时还体现 了

7、材料对环境湿度变动所作出的响应的快慢。 所以,在评价试材的调湿性能时,把值作为主 要的评价指标。 根据这两个值的大小可以将试材分成 4 组:组为刨花板类,35%,25%。其中组的调湿性能最优,组的 调湿性能也较好,组的材料有一定的调湿性能,但不太明显,而组的材料基本上就没有调2http:/ 湿性能。图中所有的木质材料都属于或组,而经过饰面后的椴木三合板的调湿性能有明 显的下降,被归在组中。非木质材料除石膏板外都被归于或组。这说明木质材料具有 吸放湿特性,在调湿性能上明显优于非木质材料5。 4.2.2 水蒸汽流入流出过程中室内装饰材料对环境湿度的调节规律 4.2.2 水蒸汽流入流出过程中室内装饰

8、材料对环境湿度的调节规律 在水蒸汽量循环变化过程中第组第组材料具有良好的吸放湿性,对环境的湿度变动 能迅速作出响应,即在环境相对湿度下降时迅速放湿,而当环境对湿度增大时又能吸收其一 部分的水分,使环境的相对湿度能够在一个较为恒定的范围内变动。第、组吸放湿性和 对环境的湿度变动作出的响应依次递减。组的材料基本上就没什么变化。 4.2.3A/V 值对室内装饰材料的调湿能力的影响 4.2.3A/V 值对室内装饰材料的调湿能力的影响 室内装饰材料的装饰面积与室内环境的体积之比为气积比，用A/V表示6。 由上图5可以看出()()/值递减，说明材料的/值越大,对环境湿度的调节功能也就越强。 4.2.4 表

9、面涂饰对室内装饰材料的调湿能力的影响 4.2.4 表面涂饰对室内装饰材料的调湿能力的影响 材料经过表面涂饰后水分进出的通道被堵塞,从而影响了材料的吸放湿性能这正说明了 饰面降低了调湿性能，因此，表面涂饰材料就被划分到非木质材料中去了5。 4.2.5 室内装饰材料的厚度对调湿性能的影响 4.2.5 室内装饰材料的厚度对调湿性能的影响 由于材料的吸放湿性只与材料表面层水分的存在状态密切相关,在较短时间内还没有引 起材料内层水分的大范围迁移。因此两种不同厚度的装饰材料的相对湿度的经时变化情况。 在整个水蒸汽量循环变化过程中变化趋势基本一致5。在本研究设定的循环过程中,材料厚度对其调湿性能影响不大。

10、4.3 温度变化为基准的评定方法 4.3 温度变化为基准的评定方法 通过对装饰有木质和非木质材料的密封箱体内温度和湿度的经时变化情况的测定,弄清 楚在温度变化过程中木质室内装饰材料对环境湿度的调节功能和规律,从中找出定量评价木 质材料调湿性能的物理量,为今后进行室内环境湿度设计提供理论基础和技术参数的评价方 法。 4.3.1 室内装饰材料对环境湿度的调节性能分类 4.3.1 室内装饰材料对环境湿度的调节性能分类 环境的相对湿度和温度之间存在着一一对应的关系。当温度变化时,环境的绝对湿度的3http:/ 对数log()和相对湿度()存在着下面的关系7: log()=log()+8.94-2260

11、/(+273.1) 试验表明任何一种木质室内装饰材料都具有程度不同的调节环境湿度的功能。 为了客观 地评价它们的调节功能,引入了参数用来表示log随着的变化速度.即logh-()直 线的斜率。用斜率来评价材料的调湿性能的物理意义是:当壁面装饰材料完全不具有吸 放湿特性时,=0;相反当壁面装饰材料具有吸放湿特性时,0。 值越大,则说明材料对环 境湿度的调节功能越好。根据值大小,可以将室内装饰材料分成 3 组。组是胶合板类, 值在 0.0270.033 范围内;组是壁纸类,值在 0.0180.02 范围内;组是瓷砖、 聚胺 酯饰面板和不锈钢空车类,值在 0.0050.013 范围内8。 木材和木质

12、材料都将归属在调湿性能最好的组群之中。 4.3.2 温度变化过程中室内装饰材料的环境湿度调节规律 4.3.2 温度变化过程中室内装饰材料的环境湿度调节规律 在温度变化过程中由于伴随着温度的上升,具有吸放湿性的材料向环境中放湿,并且该 放湿过程超前于实验体环境，由于温度上升而引起相对湿度下降。对于木质装饰材料来 说,log()的变动幅度较大,而()的变动则比较平稳,且在升温过程初期,()随着 温度的升高呈增大趋势。 而非木质装饰材料则没有这类现象。 因此可根据各种装饰材料在温 度上升初期阶段相对湿度的变化行为来判定它们的调湿性能。一般认为,随着温度上升而相 对湿度上升者,调湿性能良好,且持续时间

13、越长,说明其缓和湿度变化的性能越好。 相反,相对 湿度随温度上升而下降者则调湿性能不好8。 4.3.3 A/V 值对室内装饰材料的调湿能力的影响 4.3.3 A/V 值对室内装饰材料的调湿能力的影响 实验表明当环境空间体积一定时,材料的装饰面积将左右着材料的环境调湿性能。随着 /值的增大;值呈曲线增大趋势。材料对环境湿度的调节功能越好。 4.3.4 表面涂饰对材料调湿性能的影响 4.3.4 表面涂饰对材料调湿性能的影响 材料的吸湿或放湿过程是通过材料表面进行的,当表面涂饰遮蔽了材料表面水分进出的 通道时,那么它将会影响材料的环境湿度调节功能。 由此可见,采用不利于水分移动的饰面涂 料时,将降低

14、材料的环境湿度调节功能。 4.4 两种方法综合评定结果 4.4 两种方法综合评定结果 综上所述，两种评定方法测得的各种材料的调湿性能相似9，综合评定结果表明： (1) 软质纤维板的调湿效果最好,胶合板、刨花板、硬质纤维板等性能良好。 (2) 有些材料虽然基材的调湿性能好但表面用吸湿性不好的材料贴面后,不能具有很好的调 湿性能,如三聚氰胺贴面胶合板、印刷木纹胶合板等10。 (3) 木质室内装饰材料的调湿能力随着气积比/的增大而增强。 结语 结语 国外关于木质材料对环境湿度的调节作用早在 80 年代就展开了。 我国目前有关这方面 的研究则还处于刚刚起步的阶段11。 随着当前人们对于生活质量要求的提

15、高， 我们应加强对木材调湿性能的重视， 提高人们对于木材及木质材料的认识水平， 使人们不仅能从材料学角 度，而且还能从环境学的视点来评价木材，优化室内环境的绿色设计，创造舒适健康的居住 环境。 4http:/ 参考文献 1 周晓燕 华毓坤 国内外室内木质环境的研究现状及发展趋势 世界林业研究 1998 2 李坚 木材科学新篇 哈尔滨 东北林业大学出版社 1991 3 于海鹏 刘一星 刘迎涛 国内外木质环境学的研究概述 世界林业研究 2003 4 李坚 木材、人类与环境 家具 1991(4),1992(4) 5 罗金洪,赵广杰,曹金珍.木质室内装饰材料对环境湿度的调节功能林业科学 1999,35(5) 6 则元京,山田正.木质材料湿度调节机能.木材工业,1974,29(7):24-28 7 Skarrc.Water in Wood.Syracuse University Press ,1972,4 8 罗金洪,赵广杰,曹金珍.木质室内装饰材料对环境湿度的调节功能林业科学,1998 34(5) 9 罗金洪,赵广杰,曹金珍.木质室内装饰材料对环境湿度的调节功能 林业科学,2000 36(4) 10 山田正编.木质环境科学.海青社出版,1987. 11 赵广杰