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§7木材的环境学特性（TheEnvironmentPropertiesofWood）•木材不同于其它材料，自古以来，人们就偏爱它，并广泛地应用于建筑、家具等工作和生活环境之中。有木材存在的空间会使人们感到舒适和温馨，从而提高工作效率、学习举和生活乐趣，改善人们的生活质量。本章从木材的环境学角度出发，介绍木材与人类和环境有关的应用特性——木材的视觉特性、触觉特性、调湿特性和空间声学特性。§7-1木材的视觉特性（TheVisibleCharacteristicsofWood）•只所以人们喜欢用木材装点室内环境，制作室内用具，这与木材的视觉特性有着密切的联系。•一、木材的反射特性•（reflectioncharacteristicsofwood）•表面反射：一束光照到物体表面，有一部分直接产生的反射，叫木材的反射特性。•内层反射：一束光照到物体表面还有一部分光通过界面进入到内层，在内部微细粒子间形成漫反射，最后再经界面层形成反射光。•内层反射为扩散反射，比较均匀，由于选择吸收的原因，能显示物体的固有色。二、木材的视感特性•（一）木材颜色•色觉是人眼在可见光谱范围内对光辐射的选择性反应，属心理物理现象，随观察者的心理状态、记忆、观察时间以及观察的环境而有所不同；因此，色觉与光谱但分并不完全对应，但正常观察者的色觉与某些物理量之间存在一定的关系。•（二）透明涂饰•透明涂饰可提高光泽度，使光滑感增强，但同时也会引起其它方面的变化。由于漆本身不同程度带有颜色，涂在材表上面，使材色变深，阔叶材高于针叶材。另外，涂饰可提高阔叶材颜色的对比度，使木纹有漂浮感，并增强了木材的华丽、光滑、寒冷、沉静等感觉。二、木材的视感特性•（三）木纹图案和节子（knot）•1．木纹（woodgrain）：第一是由一些大体平行但又不交叉的纹理构成的图案，给人以流畅、自然、轻松、自如的感觉；第二是木纹在树木不同部位有不同的变化，这种“涨落”周期性变化，给人以多变、起伏、运动、生命的感觉。•木纹图案充分体现了造型规律中变化与统一的规律。木纹图案装饰室内环境，经久不衰，百看不厌。•2．节子（knot）：自然存在于木材表面，东西方人看法不一。东方人一般对节子有缺陷、廉价的感觉；西方人则有自然、亲切的感觉。二、木材的视感特性•（四）木材对紫外线的吸收性与对红外线的反射性•紫外线：380nm肉眼看不同，强紫外线刺激人眼会产生雪盲病。•红外线：780nm•木材可以吸收阳光中的紫外线，减轻紫外线对人体的危害；•同时木材又能反射红外线，这是木材使人产生温暖感觉的直接原因之一。•各种公共场所以及住宅，用木材装饰后，装饰表面的大小与人的温暖感、沉静感和舒适感有着密切的联系。•木材的视觉特性是多方面因素在人眼中综合反映。关于这方面的研究尚属起步阶段。•模仿木材视觉特性制造人造板表面装饰材料，现又成为一个新兴行业。§8-2木材的触觉特性(TheTouchableCharacteristicsofWood)•人们接触到木材时，给人以冷暖感，粗滑感，软硬感，干湿感，轻重感，舒适感与不适感等，木材的触觉特性反应了木材表面的非常重要的物理性质。这些特性使人们非常喜爱木材。木材的触觉特性与木材的组织构造，特别是与表面组织构造的表现方式密切相关，因此不同树种的木材，其触觉特性也不相同。•目前，西方流行显孔亚光装饰，我国人造板装饰业也出现了很多压有木材导管孔槽的装饰材料起到良好的触觉的功能。在世界上久负盛名的明代家具，其表面一般都采用擦蜡而不涂漆，其道理就在于保持木材的特殊质感。§7-2木材的触觉特性（TheTouchableCharacteristicsofWood）•一、木材表面的冷暖感•冷暖感觉和导热系数的对数呈线性关系。人对木材的冷暖感觉主要受皮肤——木材界面间的温度、温度变化或热流速度的影响。主要是受导热系数控制。•导热系数小的材料，其蟹觉特性呈温暖感；•导热系数大的材料，其触觉特性呈凉冷感。•木材顺纹方向的导热系数为横纹方向的2-2.5倍，所以木材的纵切面比横断面的温暖感略强一些。二、木材表面的粗滑感•材料的粗滑程度是由其表面上微小的凹凸程度所决定的。•（一）木材表面的粗糙度与粗糙感•虽木材表面经刨切或砂磨，但木材表面不是完全光滑的。木材细胞组织的构造与排列赋予木材表面以粗糙度。粗糙感是指在粗糙度刺激作用下人们的触觉；木材组织的类型也刺激人的视觉，由于触觉和视觉的综合作用使人感到木材表面具有一定的粗糙度。•木材表面粗糙度一般用触针法测定（针头曲率半径为2-10μm），用最大深度Rmax及均方根粗糙度Rrms来表示。•研究得出针叶树材的均方根粗糙度比阔叶树材的分布范围窄，因而针叶树材的粗糙感分布范围比阔叶树材的分布范围窄。•对于阔叶材来说，主要是表面粗糙度对粗糙感起作用，木射线及交错纹理有附加作用。•而针叶材的粗糙感主要来源于木材的年轮宽度。二、木材表面的粗滑感•（二）木材表面的光滑感与磨擦阻力•用手触摸材料表面时，摩擦阻力的大小及其变化是影响表面粗糙度的主要因子。•铃木政治研究得出，磨擦阻力小的材料其表面感觉光滑。在顺纹方向针叶树材早材与晚材的光滑性不同。晚材好于早材，木材表面的光滑性与磨擦阻力均取决于木材表面的解剖构造，早晚材交替变化、导管大小与分布类型、交错纹理等。三、木材表面的软硬感•木材表面的硬度，因树种、同树种不同树株、同株不同部位、不同断面的木材硬度差异很大，因此有的触感轻软，有的触感硬重。在漆膜物理性检测目漆膜硬度和漆膜抗冲击性试验，这两项指标与木材的硬度有着直接的关系。基本上呈正相关，因此人们喜欢用软硬的阔叶树材作桌面。四、木材触觉特性的综合分析•人们触觉木材时以冷暖感（W）、软硬感（H）、粗滑感（R）3种感觉特性的综合指标反映在人的大脑中。以W、H、R可形成一个三维的直角坐标空间（简称WHR空间，在WHR空间位置上越接近的材料，其触觉特性越相似。进行聚类分析，得出表8-4的7个类别，木材及木质材料属Ⅴ类。§8-3木材的调湿特性(TheHumidityConditionedCharacteristicsofWood)•木材的调湿特性是木材具备的独特性能之一，也是木材作为室内装饰材料、家具材料的优点所在。•调湿特性（humidityconditionedcharacteristics）：木材靠自身的吸湿及解吸作用，直接缓和室内空间的湿度变化。木材可稳定环境的湿度，对人体健康有利。一、湿度（humidity）与居住性•室内的温度(temperature)与湿度（humidity）对人体产生舒适或不舒适的感觉。其中干球温度和相对湿度是重要的影响因素。•从图8-4可知，随干球温度和有效温度的升高，导致人体感觉由“稍冷”向“热”的方向移动。在较高温度时，表示湿度增高使人增加了温热感。这与人体排汗有关。经研究认为相对湿度对人体通过皮肤所进行的新陈代谢有着非常重要的影响。•另外，湿度与浮游菌类，霉菌、虫害的生存有关。•大量研究表明，人类居住环境的相对湿度保持在60%左右较为适宜。•流感病发生：温度为10℃，相对湿度为25-35%时，病发生率达60%。流感病发生：温度为10℃，相对湿度为50%时，病发生率达30%，由此可知，在空气温、湿度低时，流行性感冒病毒生存率高。二、木材厚度与调湿效果•调湿原理：当其周围环境湿度发生变化时，木材获得平衡含水率能够吸收或放出水分，起到调稀室内湿度的作用。设含水率U（%）、室内温度为0（℃）、室内相对湿度φ（%）则三者关系为：•U=3.05+0.0679φ+0.00125φ2-(0.00411+0.0004094)θ•木材表层和心层含水率受室内温、湿度变化的影响。由实验可知，木材越厚，平均含水率的变化幅度越小。•3mm——调节1天内的湿度变化•5.2mm——调节3天；9.5mm——调节10天；•16.4mm——调节30天；57.3mm——调节1年室内湿度处于动态变化状态，它与外界湿度一样有其周期性的变化，大周期以年为单位，还有季、月、天等为单位。三、木材量与调湿能力•当室内木材量多时，其湿度几乎保持不变，当室内温度下降，湿度升高时，此时，木材可以吸收湿气，仍保持室内的湿度不变。•另外，用四种建筑材料（木材、牛皮浆纸）、硝化纤维素涂饰皮膜、聚氯乙烯板）作为内装材，实验结果表明，木材与纸板具有较高的调湿能力。而聚氯乙烯板作为内装材时，其调湿能力比木材或纸板低得多。§8-4木材的空间声学性质(TheSpaceAcousticalPropertiesofWood)•声音的强度是通过垂直于传播方向上单位面积的功率：单位为W/cm2。•低频率的声音比高频率的声音响度大。响的程度不能用仪器直接测量，它纯粹是主观的东西。•声音强度级用声学仪器来度量。人耳平均可听到的最微弱的声音强度叫做听觉阈，在1000Hz时是10-16w/cm2。•声音强度级由下式给出：β=10lgI/I0•式中：β—用分贝（dB）表示的强度级；I—以w/cm2来测量；I0—即10-16w/cm2（听觉阈）•人耳听觉阈的声强级为0dB•感觉疼痛的声强级为120dB•人们交谈的声强级为70dB•木材的空间声学性质指木材对声的吸收、反射和透射。一、木材的一些基本声学指标•（一）声速(soundvelocity)：（υ）•木材中的顺纹声速和金属（除铅以外）中的声速大小相近，木材顺纹声速是空气声速11～16倍。•木材中三个主方向的声速：•顺纹：径向=2.5-3：1•径向：弦向=1.1-2：1•顺纹：径向：弦向=15：5：3•（二）声阻(soundwaveresistance)：是表征媒质性质的重要物理量。它对声的传播，特别是对两种媒质交界处声的反射有决定作用。ω=ρ·υ（木材密度·声速）二、木材对声的反射、吸收和透射•（一）反射•木材的声阻抗比空气约高出104数量级。•木材是利用声反射造成最佳音质的室内材料。•（二）吸收和透射•木材的吸音性能可用吸声系数表示，它是吸收入射能的百分率，即吸收和透射的能量与入射的能量之比值的百分率。•图8-6吸声系数与频率的关系，冷杉平均吸声系数为0.1，这说明木材有90%左右的入射声能被反射。•打开窗口吸声系数为1.0或100%。•木材和木质材料的声吸收效果与声源频率有关。•软质纤维板在20mm厚时，对频率较高的声音吸收较多。•木丝板具有高的声吸收能力（其孔隙体积大和表面孔隙度高）。•软质纤维板还可用打孔、开槽的方法来进一步提高对声的吸收性能。二、木材对声的反射、吸收和透射•（三）隔声•声隔离要求实密质重的材料。•材料的声隔离性能，可用透射的声强度损失分贝数（D）来表示。•从图8-9可看出：5mm厚胶合板，对频率为100Hz的声音可减低11dB。随频率加大，声隔离性能（D）增大。27cm厚砖墙，对频率为100Hz声音，可减低35dB，随频率加大，D增大。•透过单层壁的声透射损失，取决于两个因素：（1）要使单层壁中声压有较大降低，壁层就须重强。（2）对频率高的声波隔离效果比频率低的要好。因为频率越高的声音在壁层中的声压变化越小，声隔离效果也就愈好。•对单层壁声透射的强度损失D≈20lg(0.004w·f)（dB）•另外，隔音效果与材料种类有关。由互不接触的二式多层组成密封墙壁，可得较好的声绝缘效果。•由于木材的声学特性是其它材料所不能相比，它在建筑中得到广泛应用，深受人们的欢迎。