全 文 ： 第 vy卷 第 w期u s s s年 z 月
林 业 科 学
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木质室内装饰材料的环境湿度调节功能 ¶ 3
曹金珍 赵广杰
k北京林业大学森林工业学院 北京 tsss{vl
摘 要 }本研究测定了在水蒸汽流入流出过程中壁纸 !椴木三合板 !柞木地板块 !两面光  ⁄ƒ 这 w种室内装
饰材料的环境湿度调节参数 ξ 和 ψ与气积比 Α/ ς !试材初含水率及环境温度之间的关系曲线 ∀在此基础
上 o得到了在水蒸汽流入流出条件下室内装饰环境的湿度设计诺谟图 o为科学 !全面地进行居住空间的湿度
设计奠定了理论基础 ∀
关键词 }室内装饰材料 o参数 o湿度设计诺谟图
收稿日期 }t||{2sx2s{ ∀
3 本研究为林业部木材科学与技术重点开放实验室基金资助课题 ∀
ΗΥΜΙ∆ΙΤΨ ΧΟΝ∆ΙΤΙΟΝΙΝΓ ΦΥΝΧΤΙΟΝ ΟΦ ΩΟΟ∆
ΑΝ∆ ΩΟΟ∆2ΒΑΣΕ∆ ΙΝΤΕΡΙΟΡ ΩΑΛΛ ΜΑΤΕΡΙΑΛΣ ¶
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( Χολλεγε οφ Φορεστ προδυχτσ ανδ Ενγινεερινγ , ΒΦΥ Βειϕινγ tsss{v)
Αβστραχτ : ׫¨ µ¨¯¤·¬²±¶«¬³¶¥¨·º¨¨±·«¨ √¤¯∏¨¶²©«∏°¬§¬·¼¦²±§¬·¬²±¬±ª³µ²³¨µ·¼ ³¤µ¤°¨ ·¨µ¶ ξ , ψ²©©²∏µ®¬±§²©¬±·¨µ¬²µ
§¨¦²µ¤·¬√¨ °¤·¨µ¬¤¯¶kº¤¯¯ ³¤³¨µo¯¬±§¨± ³¯¼º²²§o²¤®©¯²²µ¯∏°³¶¤±§¶°²²·« ⁄ƒ ²±¥²·«¶¬§¨¶l¤±§·«¨ µ¤·¬²²©¤µ¨¤·²√²¯2
∏°¨ Α/ ς, ¬±¬·¬¤¯ °²¬¶·∏µ¨ ¦²±·¨±·²©·«¨ ¶³¨¦¬°¨ ±¶o¤°¥¬¨±··¨°³¨µ¤·∏µ¨ º µ¨¨ §¨·¨µ°¬±¨ §µ¨¶³¨¦·¬√¨ ¼¯ §∏µ¬±ª·«¨ ³¨µ¬²§²©
º¤·¨µ√¤³²µ©¯²º¬±ª¬±²µ²∏·q’±·«¨ ¥¤¶¬¶²©·«¨¶¨ ¦∏µ√¨ ¶o¤«∏°¬§¬·¼ §¨¶¬ª±¬±ªªµ¤³«∏±§¨µ·«¬¶¦²±§¬·¬²±¦¤± ¥¨ ²¥·¤¬±¨ §
·²³µ²√¬§¨ ·«¨²µ¨·¬¦¤¯ ¶∏³³²µ·©²µ§¨¶¬ª±¬±ª·«¨ «∏°¬§¬·¼ ²© ¬¯√¬±ª ±¨√¬µ²±°¨ ±·°²µ¨ ¶¦¬¨±·¬©¬¦¤¯¯ ¼ ¤±§¦²°³¯ ·¨¯¨¼q
Κεψ ωορδσ: Œ±·¨µ¬²µ§¨¦²µ¤·¬√¨ °¤·¨µ¬¤¯¶o°¤µ¤° ·¨¨µo ‹∏°¬§¬·¼ §¨¶¬ª±¬±ªªµ¤³«
室内装饰材料 o尤其是木质室内装饰材料能够缓和由于室内环境温度变化或水蒸汽的流入流出而引起
的湿度变动k牧福美 ot|{s ~牧福美 ot|{xl ∀材料的湿度调节性能不仅取决于室内装饰材料的种类 o就同一种
装饰材料而言 o还与装饰面积 !材料含水率等因素密切相关k大釜敏正 ot|{z ~则元京 ot||sl ∀在环境温度变
化过程中 o著者和则元利用参数 Β或 β来评价室内装饰材料的湿度调节性能k则元京 ot||s ~曹金珍 ot|||l ∀
则元 !牧福等的研究发现 o木质室内装饰材料的装饰面积和湿度调节性能之间存在着一定的关系 ∀则元k则
元京 ot||sl从材料的 Β值与装饰面积率 !空间体积 !温度差及平均相对湿度之间的关系出发 o绘制了环境温
度变化情况下的湿度设计诺谟图 ∀与温度变化过程的研究相比 o有关水蒸气流入流出过程中室内装饰材料
湿度调节性能方面的研究较少 ∀则元k则元京 ot|zwl定义 ξ !ψ作为评价这个过程中材料的湿度调节性能指
标 ∀牧福k牧福美 ot|{tl在研究了多种材料的 Β值与 ξ 值之间的关系后发现 , Β值和 ξ 值之间并不呈线性
关系 o而是具有一定程度的不规则性 ∀因此 o仅从环境温度变化出发对室内装饰环境进行湿度设计是不全
面的 o应该同时考虑由水蒸汽流入流出而引起的环境湿度变动这一因素 ∀
本文通过对两面光  ⁄ƒ !椴木三合板等几种材料在水蒸汽流入流出过程中对环境湿度的调节性能与气
积比 Α/ ς !环境温度及材料初含水率之间的关系的研究 o绘制了在水蒸汽流入流出过程中室内环境湿度设
计诺谟图 o从而对则元的湿度设计诺谟图进行了必要的补充 o使湿度设计诺谟图更加科学 !合理 !完备 ∀
t 试材与实验方法
1 q1 试材
本实验中所用试材的种类及尺寸等如表 t所示 ∀其中两面光  ⁄ƒ !椴木三合板试材的制取方法
表 1 试材
Ταβ .1 Σπεχιµενσ
试材种类
≥³¨ ¦¬¨¶
尺寸
 ¤¨¶∏µ¨
k¦°l
数量
‘∏°¥¨µ¶
厚度
׫¬¦®±¨ ¶¶
k°°l
两面光  ⁄ƒ
≥°²²·«  ⁄ƒ ²± ¥²·«¶¬§¨¶
ts ≅ x
ts ≅ ts
us ≅ ts
us ≅ us
u
u
w
tw
tx
椴木三合板
¬±§¨ ± ³¯¼º²²§
ts ≅ x
ts ≅ ts
us ≅ ts
us ≅ us
u
u
w
tw
v
柞木地板块
’¤®©¯²²µ¯ ∏°³¶
ts ≅ x
ts ≅ ts
us ≅ ts
us ≅ us
u
u
w
tw
tx
壁纸
• ¤¯¯ ³¤³¨µ
ts ≅ x
ts ≅ ts
us ≅ ts
us ≅ us
u
u
w
tw
s1u
分别按 Š…ttzt{ qv p {|和 Š…|{wy q| p {{实施
k人造板标准 ot||vl ∀
1 q2 实验方法
t qu qt 实验步骤 对于每一种试材来说 oξ 值
和 ψ值的测定方法与第 µ报(曹金珍 ,t|||)中介
绍的相同 ,即先用硫酸水溶液调湿法(日本木材
学会 ,t|{x)调整试材的初含水率 ,将试材放入试
验体内后对试验体进行如下操作 : ≠抽气 ts °¬±
ψ 保持 vs °¬± ψ ≈ 进气 ts °¬± ψ …保持 vs
°¬±ψ  重复 ≠ ∗ …步骤 ∀从步骤 ≠开始记录试
验体内相对湿度的经时变化情况 ∀记 τ °¬±时试
验体内的相对湿度为 φ(τ) % ,定义 ξ € φ(tvs)
p φ(tus) , ψ€ φ(tys) p φ(tvs) ∀
图 t 室内装饰材料的 ξ , ψ值与气积比 Α/ ς之间的关系
kuy ε o初含水率调整 yx h • ‹l
ƒ¬ªqt ׫¨ µ¨¯¤·¬²±¶«¬³¶¥¨·º¨¨±·«¨ ξ , ψ√¤¯∏¨¶²©¬±·¨µ¬²µ§¨¦²µ¤·¬√¨
°¤·¨µ¬¤¯¶¤±§·«¨ µ¤·¬²²©§¨¦²µ¤·¬√¨ ¤µ¨¤·² ±¨√¬µ²±°¨ ±·¤¯ √²¯∏°¨ Α/ ς
kuy ε o¬±¬·¬¤¯ °²¬¶·∏µ¨ ¦²±·¨±·°²§¬©¬¨§¬± yx h • ‹l
σ }壁纸 ~υ }椴木三合板 ~ϖ }柞木地板块 ~≅ }两面光  ⁄ƒ
‘²·¨ } σ } • ¤¯¯³¤³¨µ~ υ }¬±§¨ ± ³¯¼º²²§~ ϖ }’¤®©¯²²µ¯ ∏°³¶~
≅ }≥°²²·«  ⁄ƒ ²± ¥²·«¶¬§¨¶q
t qu qu 试验体环境的气积比 Α/ ς的设置 本
实验分别采用尺寸为 ts ¦° ≅ x ¦° !ts ¦° ≅ ts
¦° !us¦° ≅ ts¦° !us¦° ≅ us¦°以及 us¦° ≅ us¦° n us¦° ≅ ts¦°的试材 o装饰在内腔尺寸为 us ¦°
≅ us¦° ≅ vs¦°的试验体的内表面上 o其相应的气积比 Α/ ς分别为 s1wu °p t !s1{v °p t !t1yz °p t !
v1vv °p t和 x1ss °p t ∀
t qu qv 试材初含水率的调整 本实验采用不同浓度的硫酸水溶液来调整试材的初含水率 ∀将试材放
置在温度为 us ε 相对湿度分别为 wx h !xx h !yx h和 zx h的恒温恒湿环境中 o使之达到不同的平衡
含水率 ∀
t qu qw 试验体环境的温度的调控 本实验采用恒温自动调节装置进行温度调控 o分别测定了在 uy
ε !vs ε 和 vw ε 恒温条件下 o室内装饰材料对环境湿度的调节性能参数 ξ 和 ψ∀
u 结果与讨论
2 q1 室内装饰材料的调湿能力与气积比 Α/ ς之间
的关系
图 t为恒温 uy ε 条件下水蒸汽流入流出过程
中 o材料在初始恒温恒湿环境 us ε !yx h • ‹中达到
平衡状态时的壁纸 !椴木三合板 !柞木地板块 !两面光
 ⁄ƒ的 ξ和 ψ值随气积比 Α/ ς的变化情况 ∀由图
tk¤l可见 o材料的 ξ 值随着 Α/ ς的增大呈下降的趋
势 o但各种材料的下降速度不同 ∀其中 o两面光  ⁄ƒ
的 ξ值随 Α/ ς的增大下降速度最快 o椴木三合板次
之 o柞木地板块和壁纸较慢 ∀在相同 Α/ ς值时进行
比较可以发现 o两面光  ⁄ƒ的 ξ值很小 o这说明它对
环境湿度具有良好的调节性能 ∀柞木地板块和椴木
三合板的 ξ 值相差不大 o并在 Α/ ς约为 t1v °pt时
出现交叉点 ∀即 o在 Α/ ς t1v°pt时 o椴木三合板的
ξ值大于柞木地板块 o而当 Α/ ς  t1v °pt时 o椴木
三合板的 ξ值小于柞木地板块 ∀这个现象说明 o对应
着环境气积比 Α/ ς的变化 ,椴木三合板的调节能力
ξ值的响应比柞木地板块要快 ∀
壁纸 !椴木三合板 !柞木地板块 !两面光  ⁄ƒ的
ψ值随 Α/ ς的变化规律与 ξ 值的变化规律基本一
致 ,如图 tk¥l所示 ∀
yx 林 业 科 学 vy卷
2 q2 室内装饰材料的调湿能力与材料初含水率之间的关系
图 u 室内装饰材料的 ξ , ψ值与调整初含水率的环境相对
湿度之间的关系kuy ε oΑ/ ς € v qvv ° p tl
ƒ¬ªqu ׫¨ µ¨¯¤·¬²±¶«¬³¶¥¨·º¨¨±·«¨ ξ , ψ√¤¯∏¨¶²©¬±·¨µ¬²µ§¨¦²µ¤·¬√¨
°¤·¨µ¬¤¯¶¤±§·«¨ µ¨ ¤¯·¬√¨«∏°¬§¬·¼ ¤³³¯¬¨§¬± °²§¬©¬±ª·«¨ ¬±¬·¬¤¯
°²¬¶·∏µ¨ ¦²±·¨±·kuy ε o Α/ ς € v qvv °p tl
σ }壁纸 ~υ }椴木三合板 ~ϖ }柞木地板块 ~≅ }两面光  ⁄ƒ q
σ } • ¤¯¯³¤³¨µ~ υ } ¬±§¨ ± ³¯¼º²²§~ ϖ } ’¤® ©¯²²µ ∏¯°³¶~ ≅ }
≥°²²·«  ⁄ƒ ²± ¥²·«¶¬§¨¶q
图 u 是在恒温 uy ε 条件下 o气积比 Α/ ς €
v1vv °p t时壁纸 !椴木三合板 !柞木地板块和两面光
 ⁄ƒ的 ξ 值与初含水率调整环境的相对湿度之间
的关系 ∀如图 uk¤l所示 o相对湿度小于 yx h • ‹
时 o各种材料的 ξ 值都呈直线下降 ∀当相对湿度大
于 yx h • ‹ 时 oξ 值又都出现了不同程度的增大 ∀
这是由于材料的初含水率过高 o在水蒸汽流入过程
中降低了材料对水蒸汽的吸湿能力 o与此相反更容
易发生放湿过程 ∀由图可知 o在材料的初含水率变
动范围内 o室内装饰材料的湿度调节能力存在一个
极值点 ∀经本实验验证 o该极值点所对应的含水率
为相对湿度为 yx h时达到的平衡含水率 ∀另外 o比
较这 w条曲线还可以发现 o在任意相对温度下两面
光  ⁄ƒ 的 ξ 值始终最小 o即它的调湿性能最好 ∀
相反 o壁纸的调湿性能最差 ∀
由图 uk¥l中可以看出 o椴木三合板 !柞木地板
块 !两面光  ⁄ƒ 的 ψ值随着初含水率的增大始终
呈下降趋势 ∀与 ξ 值的变化规律相似 o两面光  ⁄ƒ
的 ψ值始终最小 ,而椴木三合板和木地板块的 ψ值
的变化趋势与图 tk¤l中的情况类似 ∀
2 q3 室内装饰材料的调湿能力与环境温度之间的
关系
图 v 室内装饰材料的(ξ n ψ) , ξ , ψ值与环境温度之间的关系
( Α/ ς € v qvv ° p t o初含水率调整 yx h • ‹l
ƒ¬ªqv ׫¨ µ¨¯¤·¬²±¶«¬³¶¥¨·º¨¨±·«¨ (ξ n ψ) , ξ , ψ√¤¯∏¨¶²©¬±·¨µ¬²µ
§¨¦²µ¤·¬√¨ °¤·¨µ¬¤¯¶¤±§·«¨ ¤°¥¬¨±··¨°³¨µ¤·∏µ¨ k Α/ ς € v qvv °p t o
¬±¬·¬¤¯ °²¬¶·∏µ¨ ¦²±·¨±·°²§¬©¬¨§¬± yx h • ‹l
σ }壁纸 ~υ }椴木三合板 ~ϖ }柞木地板块 ~≅ }两面光  ⁄ƒ q
‘²·¨ } σ } • ¤¯¯³¤³¨µ~ υ }¬±§¨ ± ³¯¼º²²§~ ϖ }’¤®©¯²²µ¯ ∏°³¶~
≅ }≥°²²·«  ⁄ƒ ²± ¥²·«¶¬§¨¶~ : ξ ; : ψ .
由图 vk¤l可以看出 ok ξ n ψl值 o即第 u个循环过程的进气阶段及随后的保持阶段中环境湿度的总
的增量基本上保持不变 ∀但是 o对于 ξ , ψ各自的值 o在不同环境温度下时则略有变化 o如图 vk¥l所示 ∀
这说明环境温度对室内装饰材料装饰环境内湿度的
变动量影响不大 o但它能在一定程度上影响材料对
环境湿度变动所作出的响应的快慢 ∀ ξ 值小 o说明
响应快 ∀由图 vk¥l可见 o壁纸 !椴木三合板 !柞木地
板块在 vs ε 的响应要比 uy ε 和 vw ε 时慢 ∀两面光
 ⁄ƒ 在 vs ε 时的响应与 uy ε 时接近 o而在 vw ε 时
响应较慢 ∀
2 q4 水蒸汽流入流出过程的湿度设计诺谟图
在图 t ∗ 图 v的基础上 o可以得到如图 w所示的
湿度设计诺谟图 ∀用该图可以预测某一装饰环境在
水蒸汽流入流出过程中湿度的变动范围 o或按照指
定的湿度变动范围对室内环境进行室内材料装修设
计 ∀
当用于预测湿度变动范围时 o首先根据装饰环
境的气积比由图 wk¤l查出环境温度为 uy ε !在 us
ε !yx h • ‹ 恒温恒湿环境中调整初含水率的材料
的湿度变化 ∃Ηt ∀然后由 ∃Ηt 在图 wk¥l中的对应
点 „引该材料随温度变化曲线的平行线 o可以得到
任意环境温度下的湿度变化 ∃Ηu ∀ ∃Ηu 是材料在
yx h恒湿环境中调整初含水率后得到的值 o因此可
以找到在图 wk¦l中的对应点 …∀过 …点引与该材料
zx w期 曹金珍等 }木质室内装饰材料的环境湿度调节功能 ¶
图 w 水蒸汽流入流出过程中的湿度设计诺谟图
ƒ¬ªqw ׫¨ «∏°¬§¬·¼ §¨¶¬ª±¬±ªªµ¤³«§∏µ¬±ª·«¨ ³¨µ¬²§
²© º¤·¨µ√¤³²µ©¯²º¬±ª¬± ²©²∏·
σ }壁纸 ~υ }椴木三合板 ~ϖ }柞木地板块 ~≅ }两面光  ⁄ƒ q
σ } • ¤¯¯³¤³¨µ~ υ }¬±§¨ ± ³¯¼º²²§~ ϖ } ’¤®©¯²²µ¯ ∏°³¶~
≅ }≥°²²·«  ⁄ƒ ²± ¥²·«¶¬§¨¶q
随相对湿度变化曲线平行的曲线 o可能得到任意初含
水率调湿环境下材料的湿度变化 ∃Ηv ∀例如 o用 us
ε !xx h • ‹ 恒温恒湿环境中达到平衡含水率的椴木
三合板装修居室 o气积比为 u °p t o室内温度为 u{ ε o
根据图 w按上述步骤即可查得此时由水蒸汽量变化
引起的湿度变化约为 x1y h k图 w中虚线所示l ∀
同样 o用上述步骤的反过程可以求出指定湿度变
动范围时的气积比 Α/ ς ∀先由指定的 ∃Ηv 的查出
初含水率和环境温度一定时的湿度变化 ∃Ηt o然后再
由 ∃Ηt确定材料的气积比 ∀
v 室内环境湿度的综合设计
结合则元绘制的温度变化过程中的湿度设计诺
谟图k则元京 ot||sl o可以对木质室内装饰环境进行
科学 !全面的湿度设计 ∀考虑到室内环境的湿度变动
主要由环境温度变化及水蒸汽流入流出两个方面引
起 o预测总的温度变动 ∃Η总 € ∃ΗΤ n ∃ΗΩ ,其中
∃ΗΤ代表温度变化引起的湿度变动 , ∃ΗΩ 代表水蒸
汽流入流出引起的湿度变动 ∀
在对室内材料装修面积进行实际设计时 ,可以先
由指定的 ∃‹总 设定 ∃‹× 和 ∃ΗΩ ,根据湿度设计诺
谟图分别计算出装饰面积 Αt 和 Αu ,然后根据 Αt !
Αu的差别对 ∃ΗΤ和 ∃ΗΩ的数值进行调整 ,直至 Αt !Αu趋于一致为止 ∀这时的 Αt或 Αu即为所需采
用的装饰面积 ∀
w 结论
ktl木质室内装饰材料的调湿能力随着气积比 Α/ ς的增大而增强 ∀
kul室内装饰材料的初含水率低于 us ε !yx h • ‹ 恒温恒湿环境中达到的平衡含水率时 o材料的调
湿能力随着初含水率的增大而增强 ∀当初含水率过高时 o调湿能力呈下降趋势 ∀
kvl环境温度对室内装饰材料装饰环境内湿度的变动量影响不大 o但在一定程度上影响材料调湿
性能对环境湿度变动的响应的快慢 ∀
kwl利用水蒸汽流入流出过程的湿度设计诺谟图 o并结合温度变化过程的湿度设计诺谟图可以对
室内环境的湿度进行综合设计 ∀
参 考 文 献
曹金珍 o赵广杰 o罗金洪 q木质室内装饰材料的环境湿度调节功能 µ q林业科学 ot||| ovxkxl }{z ∗ |v
大釜敏正 o则元京 o小原二郎 q壁装 Ν调湿效果 µ q木材工业 ot|{z owvktl }tw ∗ t{
牧福美 o则元京 o山田正 q内装材料 Ν湿度调节k第 v报l q木材学会志 ot|{s ouzktul }{u{ ∗ {vu
牧福美 o则元京 o青木务等 q内装材料 Ν调湿性能 Ν评价 q木材工业 ot|{t ovyktsl }wzy ∗ w{s
牧福美 o则元京 o山田正 q木质内装住宅 Ν湿度调节 q木材研究资料 ot|{x o‘qut }{z ∗ |x
日本木材学会编 q木材科学实验书 ´ q物理#工学编 q东京中外产业调查会 ot|{x owy
则元京 o山田正 q木质材料 Ν湿度调节机能 q木材工业 ot|zw ou|kzl }vst ∗ vsx
则元京 o牧福美 o山田正 q木材 Ν湿度调节 q木材学会志 ot||s ovykxl }vwt ∗ vwy
中国林业出版社 q人造板标准汇编 ot||v
{x 林 业 科 学 vy卷