木材环境学特征

1、木材学木材学课程负责人 吴义强 教授湖南省精品课程木材科学与技术国家重点学科PowerPointTLOGO 第七章第七章 木材的环境学特性木材的环境学特性木材的木材的视觉特视觉特性性木材的木材的空间声空间声学特性学特性木材的木材的触觉特触觉特性性室内环室内环境调节境调节特性特性生物体生物体调节特调节特性性木材环境学木材环境学特性特性LOGO7.1 7.1 木材的视觉特性木材的视觉特性木材的视觉物理量与视觉心理量木材的视觉物理量与视觉心理量1 木材对紫外线的吸收性与对红外线的反射性木材对紫外线的吸收性与对红外线的反射性2节疤对木材视觉特性的影响节疤对木材视觉特性的影响3透明涂饰对木材视觉特性的影

2、响透明涂饰对木材视觉特性的影响4LOGO7.1.1 7.1.1 木材的视觉物理量与视觉心理量木材的视觉物理量与视觉心理量木材的视木材的视觉特性觉特性描述描述木材表面视觉物理量与木材表面视觉物理量与视觉心理量视觉心理量组成组成心理量心理量材色材色木材的材色木材的材色光泽度光泽度图案纹理图案纹理人类视觉人类视觉轻轻中中重重浅色浅色中度中度深色深色活泼活泼稳重稳重沉闷沉闷LOGO7.1.1.1 7.1.1.1 木材颜色木材颜色 木材颜色是反映木材表面木材颜色是反映木材表面视觉特性最为重要的物理量视觉特性最为重要的物理量 人们习惯于用颜色的三属人们习惯于用颜色的三属性即明度、色调和色饱和度来性即明度、

3、色调和色饱和度来描述木材的材色。描述木材的材色。 针叶树材的材色偏重于明针叶树材的材色偏重于明度较高的橙黄色和浅黄白色，度较高的橙黄色和浅黄白色，而阔叶树材的材色测量值则分而阔叶树材的材色测量值则分布在一个较宽的空间范围布在一个较宽的空间范围LOGO7.1.1.2 7.1.1.2 木材表面纹理木材表面纹理木材表面纹理木材表面纹理 木纹是天然生成的木纹是天然生成的图案，它是由图案，它是由生长轮、木生长轮、木射线、轴向薄壁组织射线、轴向薄壁组织等解等解剖分子相互交织，且因其剖分子相互交织，且因其各向异性而当切削时在不各向异性而当切削时在不同切面呈现不同图案同切面呈现不同图案。LOGO木纹给人以良好

4、感觉的原因？木纹给人以良好感觉的原因？v 在色度学上：在色度学上：绝大多数树种的木材表面纹理颜色都呈暖绝大多数树种的木材表面纹理颜色都呈暖色，是产生色，是产生“温暖温暖”视觉感的重要原因。视觉感的重要原因。v 图形学上：图形学上：木纹给人以流畅、井然、轻松、自如的感觉；木纹给人以流畅、井然、轻松、自如的感觉；赋予了木材以赋予了木材以“华丽华丽”、“优美优美”、“自然自然”、“亲切亲切”等视觉心理感觉。等视觉心理感觉。v 在生理学上：在生理学上：木材纹理沿径向的变化节律给人以木材纹理沿径向的变化节律给人以“运动运动的的”、“生命的生命的”韵律感及韵律感及“和谐的和谐的”、“流畅的流畅的”自自然感

5、。然感。对称型对称型流线型流线型直线型直线型波纹型波纹型LOGO7.1.1.3 7.1.1.3 木材表面光泽感木材表面光泽感 光泽光泽的最大峰值都出现在反射角为的最大峰值都出现在反射角为6060时，但不同材料时，但不同材料的波峰大小有很大差别。人眼感到舒服的反射率为的波峰大小有很大差别。人眼感到舒服的反射率为40%40%60%60%。几种材料的光泽特性几种材料的光泽特性1.1.平行于纤维方向入射，涂饰；平行于纤维方向入射，涂饰；2.2.垂直入射，涂饰；垂直入射，涂饰；3.3.平行入射，未平行入射，未涂饰；涂饰；4.4.垂直入射，未涂饰垂直入射，未涂饰LOGOv木材具有较柔和的表明光泽特性的原因

6、木材具有较柔和的表明光泽特性的原因: : 木材具有独特的微观构造，木材是多孔性材木材具有独特的微观构造，木材是多孔性材料，木材表面是由无数个微小的细胞构成，细胞料，木材表面是由无数个微小的细胞构成，细胞切断后就是无数个微小的凹面镜，在光线的照射切断后就是无数个微小的凹面镜，在光线的照射下，木材具有各向异性的内层反射现象，会呈漫下，木材具有各向异性的内层反射现象，会呈漫反射或吸收部分光线，这样不但会使令人眩晕的反射或吸收部分光线，这样不但会使令人眩晕的光线变得柔和，而且凹面镜内反射的光泽还有着光线变得柔和，而且凹面镜内反射的光泽还有着丝绸表面的视觉效果。丝绸表面的视觉效果。LOGO7.1.2 7

7、.1.2 木材对木材对光线的的吸收性反射性光线的的吸收性反射性v 紫外线肉眼看不见的。强紫紫外线肉眼看不见的。强紫外线刺激人眼会产生雪肓病外线刺激人眼会产生雪肓病v 图中：图中：木材可以吸收阳光中木材可以吸收阳光中的紫外线，减轻紫外线对人的紫外线，减轻紫外线对人体的危害；同时木材又能反体的危害；同时木材又能反射红外线射红外线，这一点与人对木，这一点与人对木材有温暖感有直接联系。材有温暖感有直接联系。v 木材率的高低与人的温暖感、木材率的高低与人的温暖感、稳静感和舒畅感有着密切的稳静感和舒畅感有着密切的关系。关系。几种室内装修材料的分光反射曲线几种室内装修材料的分光反射曲线 1 1、3 3、4

8、4、5 5未涂饰的木材；未涂饰的木材；2 2、6 6涂涂 饰的木材；饰的木材；7-137-13为其它材料为其它材料 LOGO7.1.3 7.1.3 节疤对木材视觉特性的影响节疤对木材视觉特性的影响v适当的节疤会起到一定的装饰效果，给人纯朴、适当的节疤会起到一定的装饰效果，给人纯朴、自然的感觉。自然的感觉。v节子的视觉心理感觉因东西方人生活环境而异。节子的视觉心理感觉因东西方人生活环境而异。v过去东方人认为节子有缺陷、廉价的感觉；过去东方人认为节子有缺陷、廉价的感觉；v西方人则对节子情有独衷，认为它有自然、亲切西方人则对节子情有独衷，认为它有自然、亲切的感觉。的感觉。LOGO7.1.4 7.1.

9、4 透明涂饰对木材视觉特性的影响透明涂饰对木材视觉特性的影响v 透明涂饰透明涂饰 提高光泽度提高光泽度, , 使光滑感增强使光滑感增强, ,但同时也会引起其它方但同时也会引起其它方面的变化。面的变化。 v 涂饰的优点涂饰的优点: : 透明涂饰可提高木材的光泽度，使光滑感增强；增透明涂饰可提高木材的光泽度，使光滑感增强；增强木材纹理的对比度，使纹理线条表现得更清晰、更具强木材纹理的对比度，使纹理线条表现得更清晰、更具动感和美感。动感和美感。v 涂饰的缺点涂饰的缺点: : 减弱木材温暖感，减弱木材表面的柔和光感效果，减弱木材温暖感，减弱木材表面的柔和光感效果，降低了木材的质感，使木材颜色变深。降低

10、了木材的质感，使木材颜色变深。LOGO7.2 7.2 木材的空间声学特性木材的空间声学特性 木材的空间声学特性木材的空间声学特性，是指木材，是指木材( (或木质材或木质材料料) )作为建筑内装材料或特殊用途材料时，对室作为建筑内装材料或特殊用途材料时，对室内空间声学效果内空间声学效果( (建筑声学、音乐声学建筑声学、音乐声学) )以及对以及对房屋之间隔音效果的影响、调整作用。房屋之间隔音效果的影响、调整作用。 它与木材的吸音、反射、透射特性和声阻它与木材的吸音、反射、透射特性和声阻抗等物理参数有关。木材的声阻抗居于空气和抗等物理参数有关。木材的声阻抗居于空气和其它固体材料之间，较空气高而比金属

11、等其它其它固体材料之间，较空气高而比金属等其它建筑材料低。建筑材料低。LOGO 7.7.2 2. .1 1 木材的声吸收特性木材的声吸收特性 通常坚硬、光滑、结构通常坚硬、光滑、结构紧密的材料吸声能力差；粗紧密的材料吸声能力差；粗糙松软、具有相互贯穿内外糙松软、具有相互贯穿内外微孔的多孔材料吸声能力好。微孔的多孔材料吸声能力好。 当声波作用于木表面时：当声波作用于木表面时：一部分被反射回来；一部分一部分被反射回来；一部分被木材本身的振动所吸收；被木材本身的振动所吸收；还有一部分被透射。还有一部分被透射。LOGO7.7.2 2.2.2 木材的声反射与室内混响木材的声反射与室内混响v木材声阻抗明显

12、高于空气声阻抗，能够将入木材声阻抗明显高于空气声阻抗，能够将入射到其表面的声能大部分地反射回声源空间。射到其表面的声能大部分地反射回声源空间。v木材还具有木材还具有密度低、强重比高和便于加工密度低、强重比高和便于加工的的优点，安装、悬吊都比较方便。优点，安装、悬吊都比较方便。v注意：用作反射的木板必须具有一定的厚度。注意：用作反射的木板必须具有一定的厚度。v木质地板、天花板和木制家具在木质地板、天花板和木制家具在控制环境混控制环境混响时间、抑制环境噪声响时间、抑制环境噪声方面比较有利，能创方面比较有利，能创造较好的室内声环境，人处于其中，比在混造较好的室内声环境，人处于其中，比在混凝土、砖等材

13、料结构的室内感到舒适。凝土、砖等材料结构的室内感到舒适。LOGO 7.7.2 2. .3 3 木材的声透射与隔声木材的声透射与隔声v透射墙壁的能量大小，取决于初始的声强、隔透射墙壁的能量大小，取决于初始的声强、隔墙的质量墙的质量( (惯性惯性) )、隔墙的刚性、隔墙的刚性( (弹性弹性) )和隔墙的和隔墙的支承方式。支承方式。v常采用木材与其声阻抗差异很大的材料进行组常采用木材与其声阻抗差异很大的材料进行组合，例如用胶合板加以蜂容状松散材料夹层来合，例如用胶合板加以蜂容状松散材料夹层来提高门的隔声性能。提高门的隔声性能。v木质地板可使其噪音减低木质地板可使其噪音减低1010分贝。分贝。LOGO

14、7.3 7.3 木材的触觉特性木材的触觉特性 以木材作为建筑内装材料以及由其制造的以木材作为建筑内装材料以及由其制造的家具、器具和日常用具等家具、器具和日常用具等, , 长期置于人类居住长期置于人类居住和生活环境之中，人们常用手接触它们的某些和生活环境之中，人们常用手接触它们的某些部位部位, , 给人以某种感觉，即触觉。给人以某种感觉，即触觉。 触觉包括触觉包括冷暖感、粗滑感、软硬感、干湿冷暖感、粗滑感、软硬感、干湿感、轻重感、快与不快感。感、轻重感、快与不快感。这些感觉特性发生这些感觉特性发生在木材表面在木材表面, , 反映了木材表面的非常重要的物反映了木材表面的非常重要的物理性质。理性质。

15、 LOGO7.3.1 7.3.1 木材表面的冷暖感木材表面的冷暖感v 用手触摸材料表面时，界面间温度的变化会刺激人的感用手触摸材料表面时，界面间温度的变化会刺激人的感觉器官，使人感到温暖或凉冷。觉器官，使人感到温暖或凉冷。 手接触试件后手接触试件后手指温度手指温度因所用的材料不同而异，温度以因所用的材料不同而异，温度以不同方式变化不同方式变化。皮肤皮肤- -木材界面的温度随时间的变化木材界面的温度随时间的变化手指和材料接触时指尖温度的变化过程手指和材料接触时指尖温度的变化过程LOGO7.3.2 7.3.2 木材表面的粗滑感木材表面的粗滑感v 粗糙感是指粗糙粗糙感是指粗糙度和磨擦刺激人度和磨擦刺

16、激人们的触觉。们的触觉。v 木材细胞组织的木材细胞组织的构造与排列赋予构造与排列赋予木材表面以粗糙木材表面以粗糙度。度。 木材表面的光滑性取决于木材表面木材表面的光滑性取决于木材表面的解剖构造，晚材的交替变化、导的解剖构造，晚材的交替变化、导管大小与分布类型、交错纹理等管大小与分布类型、交错纹理等 粗糙 光滑LOGO7.3.3 7.3.3 木材表面的软硬感木材表面的软硬感v树种不同木材表面的硬度也不同。树种不同木材表面的硬度也不同。v多数针叶树材称为多数针叶树材称为软材软材；多数阔叶树材称为；多数阔叶树材称为硬材硬材。v国产材的端面硬度平均为国产材的端面硬度平均为53.5MPa53.5MPa：

17、v针叶树材平均为针叶树材平均为34.3MPa34.3MPa；阔叶树材平均为阔叶树材平均为60.8MPa60.8MPa。v针、阔叶树材针、阔叶树材端面端面径面径面弦面约为弦面约为10.800.8310.800.83。v不同树种、同一树种的不同部位、不同断面的木不同树种、同一树种的不同部位、不同断面的木材硬度差异很大，因而有的触感轻软，有的触感材硬度差异很大，因而有的触感轻软，有的触感硬重。硬重。LOGO7.3.4 7.3.4 木材触觉特性的综合分析木材触觉特性的综合分析v 一般常以一般常以冷暖感、软硬感、粗滑感冷暖感、软硬感、粗滑感这三种感觉特性这三种感觉特性加以综合评定。加以综合评定。类类 别

18、别材材 料料I水磨石、大理石、不锈钢（水磨石、大理石、不锈钢（0.2mm厚）、不锈钢厚）、不锈钢（0.05mm厚）、铝板（厚）、铝板（0.3mm厚）、铝板厚）、铝板（0.5mm厚）、大理石（粗磨）、透明玻璃厚）、大理石（粗磨）、透明玻璃II环氧树脂板、环氧树脂板、P瓷砖、三聚氰胺板、聚丙烯板、聚瓷砖、三聚氰胺板、聚丙烯板、聚酯板酯板III混凝土板、型面玻璃、石膏板、塑料水磨板、瓷砖混凝土板、型面玻璃、石膏板、塑料水磨板、瓷砖水泥刨花板、水泥石绵、压花瓷砖水泥刨花板、水泥石绵、压花瓷砖IV水泥木丝板水泥木丝板V柏木、泡桐、柳桉、软质纤维板、硬质纤维板柏木、泡桐、柳桉、软质纤维板、硬质纤维板VI草

19、垫、席子、鹿皮草垫、席子、鹿皮VII绒毯（羊毛）、绒毯（丙烯类）、毛皮绒毯（羊毛）、绒毯（丙烯类）、毛皮LOGO7.4 7.4 木材及木质材料的室内环境调节特性木材及木质材料的室内环境调节特性 主要来源主要来源 一是由于温度的变化使一是由于温度的变化使室内空气中水蒸汽的饱和蒸室内空气中水蒸汽的饱和蒸汽压汽压(P0)(P0)发生变化；发生变化； 二是由于开门、窗等产二是由于开门、窗等产生水分的流入或流出，使室生水分的流入或流出，使室内空间的实际水蒸汽量发生内空间的实际水蒸汽量发生变化，从而引起实际水蒸汽变化，从而引起实际水蒸汽压力压力(P)(P)发生变化发生变化7.4.1 室内环境的湿度变化室内

20、环境的湿度变化%100(%)0PPHH H为相对湿度，为相对湿度，P P为实际水蒸为实际水蒸汽压力，汽压力，P P0 0为饱和蒸汽压为饱和蒸汽压LOGO 不同绝对湿度条件下相对湿度的对数不同绝对湿度条件下相对湿度的对数logH(T)logH(T)和温度和温度T T之间的关系之间的关系 在一个密闭空间在一个密闭空间内，假设所有材料都内，假设所有材料都不产生不产生吸湿或解吸，吸湿或解吸，结果在一定的绝对湿结果在一定的绝对湿度下，度下，相对湿度相对湿度的对的对数数log H (T)随着温度随着温度T的升高呈线性下降的升高呈线性下降趋势。对于不同的趋势。对于不同的绝绝对湿度对湿度，直线的斜率，直线的斜

21、率十分接近。十分接近。LOGO7.4.2 7.4.2 木材的湿度调节功能木材的湿度调节功能 木材的湿度调节能力一木材的湿度调节能力一般可以用般可以用B B值来衡量，相对值来衡量，相对湿度的对数与温度之间呈近湿度的对数与温度之间呈近似的线性关系，直线的斜率似的线性关系，直线的斜率定义为定义为B B值。值。 如果材料的吸放湿特性如果材料的吸放湿特性可以使相对湿度在任意温度可以使相对湿度在任意温度下保持恒定值，那么下保持恒定值，那么log log H(T)H(T)和和T T之间的关系曲线的之间的关系曲线的斜率为斜率为0 0，即，即B B值为值为0-10-1。相反，如果材料完全没有湿相反，如果材料完全

22、没有湿度调节功能，斜率（度调节功能，斜率（B B值）值）达到最小值。该值约为达到最小值。该值约为- -0.0245-10.0245-1。饰有饰有5mm5mm木质胶合板的室内与外界木质胶合板的室内与外界一天内的温湿度变化比较一天内的温湿度变化比较LOGO不同树种的木材的不同树种的木材的B B值与值与 气积比气积比A/VA/V之间的关系之间的关系气积比：气积比：是指空间内装饰材料的表面是指空间内装饰材料的表面积（积（A）与室内空间的体积（）与室内空间的体积（V）之间）之间的比值（的比值（A/V），调湿功能与气积比成），调湿功能与气积比成正比变化正比变化树种：树种：B值随着密度的增大呈线性增值随着密

23、度的增大呈线性增长趋势。并且，在气积比低的状态下，长趋势。并且，在气积比低的状态下，B值随着密度的增长趋势愈加明显。值随着密度的增长趋势愈加明显。木材厚度：木材厚度：木材越厚，湿度调节木材越厚，湿度调节能力越持久。用于室内装饰的木材的能力越持久。用于室内装饰的木材的厚度必须达到一定的值。厚度必须达到一定的值。调湿功能的相关因素LOGO7.5 7.5 木质环境的生物体调节特性木质环境的生物体调节特性对动物体的生长、发育、繁殖的影响：对动物体的生长、发育、繁殖的影响：v 1 1、不同饲育箱对小白鼠的生长、发育的影响不同、不同饲育箱对小白鼠的生长、发育的影响不同 木质饲养箱的小白鼠木质饲养箱的小白鼠

24、成活率高成活率高；木质饲养箱内；木质饲养箱内的小白鼠的体重高于铝皮与混凝土箱的小白鼠；脏的小白鼠的体重高于铝皮与混凝土箱的小白鼠；脏器数值，木质饲养箱脑重量高于其它饲养箱。器数值，木质饲养箱脑重量高于其它饲养箱。v 2 2、不同饲育箱对小白鼠的生殖、繁殖能力影响不、不同饲育箱对小白鼠的生殖、繁殖能力影响不同同 木质饲养箱的小鼠繁育木质饲养箱的小鼠繁育器官发育良好器官发育良好。v 3 3、不同饲育箱中小白鼠的行为学表现、不同饲育箱中小白鼠的行为学表现 木质饲养箱中的小白鼠木质饲养箱中的小白鼠活泼好动、毛色均匀发活泼好动、毛色均匀发亮、比较健康，亮、比较健康，7.5.1 7.5.1 对动物体的影响

25、调节对动物体的影响调节LOGO7.5.2 7.5.2 对人体的影响调节对人体的影响调节1 1、木材对人的、木材对人的心理影响心理影响 木材率与视觉心理量之间的关系：木材率与视觉心理量之间的关系：(1)(1)木材率与温暖感之间的关系木材率与温暖感之间的关系：随木材率增加，温暖感：随木材率增加，温暖感的下限值逐渐上升，而冷感逐渐减少；当木材率低于的下限值逐渐上升，而冷感逐渐减少；当木材率低于43%43%，温暖感的上限随木材率的上升而增加，但当木材率高于温暖感的上限随木材率的上升而增加，但当木材率高于43%43%时反而会下降。时反而会下降。(2)(2)木材率与稳静感之间的关系木材率与稳静感之间的关系：稳静感的下限值随木材：稳静感的下限值随木材率上升而提高，但其上限值与木材率无明显关系。率上升而提高，但其上限值与木材率无明