.,第7章木材的環境學特性,.,本章主要介紹了木材的環境學特性：,木材的視覺特性,木材的觸覺特性,木材的濕度調節,木材空間聲學性質,木材的生物體調節特性,.,7.1木材的視覺特性（TheVisibleCharacteristicsofWood）,7.1.1木材的視覺物理量與視覺心理量,7.1.2木材對紫外線的吸收性與對紅外線的反射性,7.1.3節疤對木材視覺特性的影響,7.1.4透明涂飾對木材視覺特性的影響,.,7.1.1木材的視覺物理量與視覺心理量,木材的視覺特性:由木材表面視覺物理量與視覺心理量來描述，它們主要由木材的材色、光澤度、圖案紋理等物理量參數以及與人類視覺相關并可定量表征的心理量組成。,.,7.1.1.1木材顏色,木材顏色是反映木材表面視覺特性最為重要的物理量，人們習慣于用顏色的三屬性即明度、色調和色飽和度來描述木材的材色。,.,7.1.1.1木材顏色,色調值主要分布在2.5Y9.0R(淺橙黃灰褐色)，以5YR10YR(橙黃色)居多；明度值主要分布在58之間；色飽和度值主要分布在36之間。針葉樹材與闊葉樹材的對比表明，針葉樹材的材色偏重于明度較高的橙黃色和淺黃白色，而闊葉樹材的材色測量值則分布在一個較寬的空間范圍內。,.,7.1.1.1木材顏色,木材的視覺心理量與木材材色物理量有著密切的關系。心理感覺隨著明度值的升高而增大，明度高的木材使人感到明快、華麗、整潔、高雅和舒暢；明度低的木材使人有深沉、穩重、肅雅之感，說明了材色明度值的改變對心理感覺產生影響?！皽嘏毙睦砹颗c木材的色調值之間具有較強的正相關。,.,7.1.1.1木材顏色,用主觀評價的方法測得木紋顏色值與視覺心理量“溫暖感”之間的關系，表明了材色中屬暖色調的紅、黃、橙黃系能給人以溫暖之感。色飽和度值則與一些表示材料品質特性的詞聯系在一起，木材色飽和度值高則給人以華麗、刺激之感；木材色飽和度值低則給人以素雅、質樸和沉靜的感覺。,.,7.1.1.2木材表面紋理,木材表面紋理（木紋）是天然生成的圖案，它是由生長輪、木射線、軸向薄壁組織等解剖分子相互交織，且因其各向異性而當切削時在不同切面呈現不同圖案。,.,7.1.1.2木材表面紋理,木紋給人以良好感覺的原因：(1)在色度學上，絕大多數樹種的木材表面紋理顏色都在YR（橙）色系內，呈暖色，是產生“溫暖”視覺感的重要原因。,(2)圖形學上，木紋是由一些平行但不等間距的線條構成的，給人以流暢、自然、輕松、自如的感覺；賦予了木材以“華麗”、“優美”、“自然”、“親切”等視覺心理感覺。,.,(3)在生理學上，木材紋理沿徑向的變化節律暗合人體生物鐘漲落節律。木材構造所呈現的功率譜符合的1/f分布方式。,7.1.1.2木材表面紋理,木材色調、紋理、年輪間隔的這種1/f譜分布形式與人的生理指標1/f的譜分布形式均相吻合。給人以“運動的”、“生命的”韻律感及“和諧的”、“流暢的”自然感。,.,目前學者們正在運用計算機視覺與數字圖像處理的知識對木材表面紋理進行定量化描述和分析，探求與視覺心理量積極相關的木材表面紋理特征參數，嘗試運用特征參數預測紋理的視覺心理效果，指導木材的應用，已取得一些積極的進展。,7.1.1.2木材表面紋理,.,7.1.1.3木材表面光澤感,光澤的最大峰值都出現在反射角為60時，但不同材料的波峰大小有很大差別。人眼感到舒服的反射率為40%60%。,幾種材料的光澤特性1.平行于纖維方向入射，涂飾；2.垂直入射，涂飾；3.平行入射，未涂飾；4.垂直入射，未涂飾,.,木材具有較柔和的表明光澤特性的原因:木材具有獨特的微觀構造，木材是多孔性材料，木材表面是由無數個微小的細胞構成，細胞切斷后就是無數個微小的凹面鏡，在光線的照射下，木材具有各向異性的內層反射現象，會呈漫反射或吸收部分光線，這樣不但會使令人眩暈的光線變得柔和，而且凹面鏡內反射的光澤還有著絲綢表面的視覺效果。,7.1.1.3木材表面光澤感,.,7.1木材的視覺特性,7.1.1木材的視覺物理量與視覺心理量,7.1.2木材對紫外線的吸收性與對紅外線的反射性,7.1.3節疤對木材視覺特性的影響,7.1.4透明涂飾對木材視覺特性的影響,.,7.1.2木材對紫外線的吸收性與對紅外線的反射性,紫外線(330nm以下)；紅外線(780nm以上)是肉眼看不見的。強紫外線刺激人眼會產生雪肓??；人體皮膚對紫外線的敏感程度高于眼睛。圖中：木材可以吸收陽光中的紫外線，減輕紫外線對人體的危害；同時木材又能反射紅外線，這一點與人對木材有溫暖感有直接聯系。木材率的高低與人的溫暖感、穩靜感和舒暢感有著密切的關系。,幾種室內裝修材料的分光反射曲線1、3、4、5未涂飾的木材；2、6涂飾的木材；7-13為其它材料,.,7.1木材的視覺特性,7.1.1木材的視覺物理量與視覺心理量,7.1.2木材對紫外線的吸收性與對紅外線的反射性,7.1.3節疤對木材視覺特性的影響,7.1.4透明涂飾對木材視覺特性的影響,.,7.1.3節疤對木材視覺特性的影響,適當的節疤會起到一定的裝飾效果，給人純樸、自然的感覺。節子的視覺心理感覺因東西方人生活環境而異。過去東方人認為節子有缺陷、廉價的感覺；西方人則對節子情有獨衷，認為它有自然、親切的感覺。,.,7.1木材的視覺特性,7.1.1木材的視覺物理量與視覺心理量,7.1.2木材對紫外線的吸收性與對紅外線的反射性,7.1.3節疤對木材視覺特性的影響,7.1.4透明涂飾對木材視覺特性的影響,.,7.1.4透明涂飾對木材視覺特性的影響,涂飾的優點:涂飾對木材具有一定的保護和裝飾效果，不透明涂飾會掩蓋木材的視覺效果，而透明涂飾則可提高木材的光澤度，使光滑感增強；增強木材紋理的對比度，使紋理線條表現得更清晰、更具動感和美感。涂飾的缺點:會減弱木材的溫暖感，減弱木材表面的柔和光感效果，從而降低了木材的質感，并且由于清漆本身都不同程度地帶有顏色，涂在木材表面也會使木材顏色變深。木材的視覺特性是多方面因素在人眼中的綜合反映，總體反映了木材的美感、質感、價值感與實用感。,.,7.2木材的觸覺特性,木材給人以冷暖感、粗滑感、軟硬感、干濕感、輕重感等，一般常以冷暖感、粗滑感、軟硬感綜合評價某種物體的觸覺特性。木材的觸覺特性與木材的組織構造，不同樹種的木材，其觸覺特性也不相同。木材的觸覺特性反映了木材表面的非常重要的物理性質。,.,7.2木材的觸覺特性,7.2.1木材表面的冷暖感,7.2.2木材表面的粗滑感,7.2.3木材表面的軟硬感,7.2.4木材觸覺特性的生理反應,7.2.5木材觸覺特性的綜合分析,.,7.2.1木材表面的冷暖感,木材的導熱系數能夠影響熱量在木材中的熱流量密度、熱流量速度，影響皮膚-木材界面間的溫度、溫度的變化，歸根到底影響木材的接觸冷暖感。,木材冷暖感與木材導熱系數之間的關系,導熱系數小的材料,其觸覺特性呈溫暖感，導熱系數大的材料,則呈涼冷感覺。，所以木材的縱切面比橫斷面的溫暖感略強一些。(由于木材順紋方向的導熱系數一般為橫紋方向的22.5倍),.,手接觸試件后手指溫度因所用的材料不同而異,溫度以不同方式變化。對于聚苯乙烯泡沫和輕木，其溫度極為緩慢地增加，對于混凝土和密度高的木材，如櫟木其溫度在緩慢地降低；對于中等密度的木材，如落葉松其溫度保持相對穩定。,7.2.1木材表面的冷暖感,.,7.2木材的觸覺特性,7.2.1木材表面的冷暖感,7.2.2木材表面的粗滑感,7.2.3木材表面的軟硬感,7.2.4木材觸覺特性的生理反應,7.2.5木材觸覺特性的綜合分析,.,7.2.2木材表面的粗滑感,粗糙感是指粗糙度和磨擦刺激人們的觸覺。木材細胞組織的構造與排列賦予木材表面以粗糙度。,.,7.2.2木材表面的粗滑感,木材表面粗糙度與粗糙感的關系在針、闊葉樹材之間有差異。粗糙感的分布范圍針葉樹材比闊葉樹材樹材的窄。對于闊葉樹材來說，主要是表面粗糙度對粗糙感起作用，木射線及交錯紋理有附加作用。而針葉樹材的粗糙感主要來源于木材的年輪寬度。,木材表面粗糙度的物理尺度和心理尺度,.,影響表面粗糙度的主要因子:摩擦阻力的大小及其變化。日本學者研究各種材料得出:摩擦阻力小的材料其表面感覺光滑。在順紋方向針葉樹材的早材與晚材的光滑性不同。晚材的光滑性好于早材。木材表面的光滑性取決于木材表面的解剖構造，如早、晚材的交替變化、導管大小與分布類型、交錯紋理等。,7.2.2木材表面的粗滑感,.,7.2木材的觸覺特性,7.2.1木材表面的冷暖感,7.2.2木材表面的粗滑感,7.2.3木材表面的軟硬感,7.2.1.1木材表面的冷暖感,7.2.1.1木材表面的冷暖感,7.2.4木材觸覺特性的生理反應,7.2.5木材觸覺特性的綜合分析,.,7.2.3木材表面的軟硬感,樹種不同木材表面的硬度也不同。多數針葉樹材稱為軟材；多數闊葉樹材稱為硬材。國產材的端面硬度平均為53.5MPa：針葉樹材平均為34.3MPa；闊葉樹材平均為60.8MPa。針、闊葉樹材端面徑面弦面約為10.800.83。不同樹種、同一樹種的不同部位、不同斷面的木材硬度差異很大，因而有的觸感輕軟，有的觸感硬重。,.,7.2木材的觸覺特性,7.2.1木材表面的冷暖感,7.2.2木材表面的粗滑感,7.2.1.1木材表面的冷暖感,7.2.4木材觸覺特性的生理反應,7.2.5木材觸覺特性的綜合分析,7.2.3木材表面的軟硬感,.,7.2.4木材觸覺特性的生理反應,人與木材接觸時，人的生理指標是有一定的變化，如人體血壓略有升高，但幅度不大，且很快恢復到原位；心跳間隔略微減小，交感神經活動略增強，但副交感神經的活動并未有多大的減弱，甚至有增強趨勢；腦電的波減少、波增加，顯示興奮性增強。,.,7.2木材的觸覺特性,7.2.1木材表面的冷暖感,7.2.2木材表面的粗滑感,7.2.3木材表面的軟硬感,7.2.4木材觸覺特性的生理反應,7.2.5木材觸覺特性的綜合分析,.,7.2.5木材觸覺特性的綜合分析,一般常以冷暖感、軟硬感、粗滑感這三種感覺特性加以綜合評定。如果以W、H、R分別代表這三種感覺特性的心理量，則可形成一個直角坐標空間(簡稱為WHR空間)。在WHR空間位置上越接近的材料，其觸覺特性越相似。,.,7.2.5木材觸覺特性的綜合分析,木材及各種材料觸覺特性綜合分析,.,7.3木材的室內環境濕度調節特性,7.3.1室內環境的濕度變化,7.3.2木材的濕度調節功能,7.3.3木材的濕度調節能力的影響因素,.,7.3.1室內環境的濕度變化,相對濕度：H為相對濕度，P為實際水蒸汽壓力，P0為飽和蒸汽壓。室內環境相對濕度的變化主要來源于兩個方面：一是由于溫度的變化使室內空氣中水蒸汽的飽和蒸汽壓（P0）發生變化；二是由于開門、窗等產生水分的流入或流出，使室內空間的實際水蒸汽量發生變化，從而引起實際水蒸汽壓力（P）發生變化。,.,在一個密閉空間內，假設所有材料都不產生吸濕或解吸，結果在一定的絕對濕度下，相對濕度的對數logH(T)隨著溫度T的升高呈線性下降趨勢。對于不同的絕對濕度，直線的斜率十分接近。,7.3.1室內環境的濕度變化,不同絕對濕度條件下相對濕度的對數logH(T)和溫度T之間的關系,.,7.3木材的室內環境濕度調節特性,7.3.1室內環境的濕度變化,7.3.2木材的濕度調節功能,7.3.3木材的濕度調節能力的影響因素,.,7.3.2木材的濕度調節功能,大氣環境的溫度和絕對濕度隨著季節的變化不斷變化。冬季和夏季的一天內外界溫度和相對濕度的變化：在用5mm厚的木質膠合板裝飾的房間內（沒有冷暖氣），相對濕度的變化與外界的濕度變化相比，飾有木材的室內的相對濕度處于比較穩定的狀態。,飾有5mm木質膠合板的室內與外界一天內的溫濕度變化比較,.,相對濕度的對數與溫度之間呈近似的線性關系，直線的斜率定義為B值。木材的濕度調節能力一般可以用B值來衡量。如果材料的吸放濕特性可以使相對濕度在溫度下保持恒定值，那么logH(T)和T之間的關系曲線的斜率為0，即B值為0-1。相反，如果材料完全沒有濕度調節功能，斜率（B值）達到最小值。該值約為-0.0245-1。,7.3.2木材的濕度調節功能,.,7.3木材的室內環境濕度調節特性,7.3.1室內環境的濕度變化,7.3.2木材的濕度調節功能,7.3.3木材的濕度調節能力的影響因素,.,7.3.3木材的濕度調節能力的影響因素,7.3.3.1氣積比是指空間內裝飾材料的表面積（A）與室內空間的體積（V）之間的比值（A/V）。隨著氣積比的增加，木材對室內環境的濕度調節能力呈上升趨勢。,.,對于任何樹種的木材來說，B值隨著氣積比的變化趨勢十分一致，即，在低氣積比范圍內，B值隨著氣積比的增加迅速增大；在高氣積比范圍內，B值的增大幅度減緩，隨著氣積比逐漸向0-1趨近。,7.3.3木材的濕度調節能力的影響因素,不同樹種的木材的B值與氣積比A/V之間的關系,.,7.3.3.2樹種B值隨著密度的增大呈線性增長趨勢。并且，在氣積比低的狀態下，B值隨著密度的增長趨勢愈加明顯。7.3.3.3木材厚度對較長周期內木材的濕度調節能力：木材越厚，濕度調節能力越持久。所以如果想使室內濕度在長時期內保持較穩定的狀態，用于室內裝飾的木材的厚度必須達到一定的值。,7.3.3木材的濕度調節能力的影響因素,.,7.4木材空間聲學性質,木材的空間聲學特性，是指木材(或木質材料)作為建筑內裝材料或特殊用途材料時，對室內空間聲學效果(建筑聲學、音樂聲學)以及對房屋之間隔音效果的影響、調整作用。它與木材的吸音、反射、透射特性和聲阻抗等物理參數有關。木材的聲阻抗居于空氣和其它固體材料之間，較空氣高而比金屬等其它建筑材料低。,.,7.4木材空間聲學性質,7.4.1木材的聲吸收特性,7.4.2木材的聲反射與室內混響,7.4.3木材的聲透射與隔聲,.,通常堅硬、光滑、結構緊密的材料吸聲能力差；粗糙松軟、具有相互貫穿內外微孔的多孔材料吸聲能力好。,7.4.1木材的聲吸收特性,.,當聲波作用于木表面時：一部分被反射回來；一部分被木材本身的振動所吸收；還有一部分被透射。聲波的吸聲系數（）為吸收能量、透射能量之和與入射總能量之比。反射能量=入射總能量與材料吸收、透射能量之差。反射能量的大小，取決于反射界面兩側介質聲阻抗的差異程度，差異越大，則反射越強。,7.4.1木材的聲吸收特性,.,普通的木板吸聲系數較小。木材的吸聲系數不僅與聲阻抗、表面平整程度等因子有關，還與固定方式、后部空氣層的深度有關，明顯地表現出吸聲的頻率特性。木材為多孔性吸聲材料，用木質材料做墻壁的屋子，回聲小，混響時間適當，比混凝土、磚等結構的室內感到安靜，主要歸結于木材的吸聲性能。,7.4.1木材的聲吸收特性,.,7.4木材空間聲學性質,7.4.1木材的聲吸收特性,7.4.2木材的聲反射與室內混響,7.4.3木材的聲透射與隔聲,.,7.4.2木材的聲反射與室內混響,木材聲阻抗明顯高于空氣聲阻抗，能夠將入射到其表面的聲能大部分地反射回聲源空間。木材還具有密度低、強重比高和便于加工的優點，安裝、懸吊都比較方便。注意：用作反射的木板必須具有一定的厚度。木質地板、天花板和木制家具在控制環境混響時間、抑制環境噪聲方面比較有利，能創造較好的室內聲環境，人處于其中，比在混凝土、磚等材料結構的室內感到舒適。,.,7.4木材空間聲學性質,7.4.1木材的聲吸收特性,7.4.2木材的聲反射與室內混響,7.4.3木材的聲透射與隔聲,.,7.4.3木材的聲透射與隔聲,透射墻壁的能量大小，取決于初始的聲強、隔墻的質量(慣性)、隔墻的剛性(彈性)和隔墻的支承方式。常采用木材與其聲阻抗差異很大的材料進行組合，例如用膠合板加以蜂容狀松散材料夾層來提高門的隔聲性能。木質地板可使其噪音減低10分貝。,.,7.5木材的生物體調節特性,7.5.1對動物體的影響調節,7.5.2對人體的影響調節,.,7.5.1對動物體的影響調節