裝飾面板及地板結(jié)構(gòu)對實(shí)木復(fù)合地板導(dǎo)熱性能的影響

陳慶慶1，王俊2，吉富堂3，李金玉2，曹平祥1*，王潔1，郭曉磊1

(1.南京林業(yè)大學(xué) 材料科學(xué)與工程學(xué)院，南京 210037；

2.大亞(江蘇)地板有限公司，江蘇 丹陽 212310；3.菲林格爾(上海)木業(yè)有限公司，上海 201414)

摘要：通過對4種樹種的面板和3種不同結(jié)構(gòu)的實(shí)木復(fù)合地板的導(dǎo)熱性能進(jìn)行溫升變化測試分析，測量地板的溫度變化，探討不同的裝飾面板及地板結(jié)構(gòu)對不同實(shí)木復(fù)合地板導(dǎo)熱性的影響，旨為改善地?zé)岬匕鍖?dǎo)熱性能提供技術(shù)支持。研究結(jié)果表明：裝飾面板的種類對實(shí)木復(fù)合地板的導(dǎo)熱性能有明顯影響，以黑胡桃作為裝飾面板的實(shí)木復(fù)合導(dǎo)熱性能最好，樺木次之，槭木導(dǎo)熱性能最差，這主要是由于密度越大的裝飾面板，導(dǎo)熱性能越好，傳熱越快，熱量損失也越少；地板結(jié)構(gòu)對導(dǎo)熱性能也有影響，面板為鋸切薄板的三層實(shí)木復(fù)合地板的導(dǎo)熱性能較好，多層實(shí)木復(fù)合地板的導(dǎo)熱性能較差。因此，作為地?zé)岬匕迨褂玫膶?shí)木復(fù)合地板，其裝飾面板應(yīng)該選擇較大密度材種，且為鋸切薄板為佳。

關(guān)鍵詞：實(shí)木復(fù)合地板；導(dǎo)熱性能；裝飾面板；地板結(jié)構(gòu)

中圖分類號：S 781.37

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號：1001-005X(2015)02-0084-04

Abstract：In this paper，the effects of decorative veneer and structure on the thermal conductivity of parquet were analyzed in order to provide technological support for improving the thermal conductivity of parquet.The temperature changes of parquet with four different decorative veneers and three different structures were tested.The results showed that the types of decorative veneer had a significant influence on the heat conduction performance of parquet.Black walnut as the decorative veneer had the best thermal conductivity，followed by birch，and maple was the worst.This is mainly because that the decorative veneer with bigger density has better thermal conductivity，faster heat transfer，and less heat loss.The structure of parquet also had influence on the heat conduction.If the panels for the three-layer solid wood composite floor were sawing thin plates，then the thermal conductivity would be better，while multi-layer solid wood composite floor had the worse thermal conductivity.Therefore，parquet serving as heating floor should use sawing thin plates and tree species with bigger density should be used as decorative veneer.

Keywords：parquet；thermal conductivity；decorative veneer；floor structure

收稿日期：2014-09-22

基金項(xiàng)目：“十二五”國家科技支撐(2012BAD24B01)；江蘇省高?？蒲谐晒a(chǎn)業(yè)化推進(jìn)項(xiàng)目(JHB2011-13)

作者簡介：第一陳慶慶，碩士研究生。研究方向：木材科學(xué)與技術(shù)。

通訊作者：*曹平祥，博士，教授。研究方向：木材科學(xué)與技術(shù)。E-mail:caopx@njfu.com.cn

Effects of Decorative Veneer and Structureon the Thermal Conductivity of Parquet

Chen Qingqing1，Wang Jun2，Ji Futang3，Li Jinyu2，Cao Pingxiang1*，Wang Jie1，Guo Xiaolei1

(1.College of Materials Science and Engineering,Nanjing Forestry University，Nanjing 210037；

2.(Dare(jiangsu)Parquet Co.，Ltd，Danyang 212310，Jiangsu Province；

3.Vohringer(Shanghai)Wood Product Co.，Ltd，Shanghai 201414)

引文格式：陳慶慶，王俊，吉富堂.裝飾面板及地板結(jié)構(gòu)對實(shí)木復(fù)合地板導(dǎo)熱性能的影響[J].森林工程，2015，31(2)：84-87.

隨著人們對住宅生活環(huán)境要求的提高，地?zé)岬匕逯饾u成為低溫地?zé)岵膳到y(tǒng)中主要的地板鋪裝材料。由于實(shí)木復(fù)合地板較于強(qiáng)化地板及實(shí)木地板的尺寸穩(wěn)定性優(yōu)勢，目前，市場上廣泛選用三層實(shí)木復(fù)合地板和多層實(shí)木復(fù)合地板作為地?zé)岬匕錥1-2]。三層實(shí)木復(fù)合地板由面板、芯板和背板，依照縱向、橫向、縱向交錯(cuò)排列且經(jīng)高溫高壓壓制而成[3-5]。多層實(shí)木復(fù)合地板是指以珍貴樹種單板為面層，膠合板為基材制成的地板[6-7]。然而，由于木材自身導(dǎo)熱性不佳，導(dǎo)致地板在作為低溫輻射供熱地板時(shí)熱能損失較大，對于地板材種及地板結(jié)構(gòu)對實(shí)木復(fù)合地板導(dǎo)熱性能影響的研究，鮮有報(bào)道。

本文模擬地?zé)岵膳沫h(huán)境條件，通過對四種樹種的面板和三種不同結(jié)構(gòu)的實(shí)木復(fù)合地板的導(dǎo)熱性能進(jìn)行溫升變化測試分析，測量地板的溫度變化，探討不同的裝飾面板及地板結(jié)構(gòu)對不同實(shí)木復(fù)合地板導(dǎo)熱性的影響，旨為改善地?zé)岬匕鍖?dǎo)熱性能提供技術(shù)支持。

1材料和方法

1.1　試驗(yàn)材料

本文所采用的試驗(yàn)材料均為實(shí)木復(fù)合地板，由大亞(江蘇)地板有限公司提供，地板的結(jié)構(gòu)有3種形式，如圖1所示。其中，結(jié)構(gòu)A由4 mm厚裝飾面板，9 mm厚楊木拼板的芯板和2 mm厚楊木背板組成，結(jié)構(gòu)B為1.2 mm厚裝飾面板與膠合板基材組成4 mm厚的面板，9 mm厚楊木拼板的芯板和2 mm厚楊木背板，結(jié)構(gòu)C為1.2 mm厚裝飾面板，7層膠合板芯板和2 mm厚楊木背板，三種結(jié)構(gòu)的實(shí)木復(fù)合地板的尺寸規(guī)格均為910 mm×125 mm×15 mm。

以上所有表板采用的裝飾面板種類有4種，分別是：槭木(Acerspp.)、黑胡桃(JuglansNigraspp.)、桉木(Eucalyptusspp.)和樺木(Betulaspp.)。

結(jié)構(gòu)A

結(jié)構(gòu)B

結(jié)構(gòu)C 圖1　3種實(shí)木復(fù)合地板結(jié)構(gòu)的示意圖 Fig.1 Sketch structure of three kinds of parquet

1.2　試驗(yàn)設(shè)備

(1)實(shí)驗(yàn)室環(huán)境。本實(shí)驗(yàn)在大亞(江蘇)地板有限公司的地?zé)岵膳h(huán)境模擬實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行，該實(shí)驗(yàn)室采用了意大利傲?xí)r公司制造的干燥系統(tǒng)，其型號為DKC18。實(shí)驗(yàn)室示意圖如圖2所示，地面鋪有熱水管道，管道通過熱水加熱系統(tǒng)進(jìn)行溫度調(diào)節(jié)，并且通過加濕系統(tǒng)向房間內(nèi)噴入水蒸氣進(jìn)行濕度調(diào)節(jié)。整個(gè)實(shí)驗(yàn)室的溫度傳遞是這樣一個(gè)過程：熱水管道——水泥地面——實(shí)木復(fù)合地板[8]。

圖2　干燥實(shí)驗(yàn)室布局圖 Fig.2 The layout of the dry laboratory

(2)測量設(shè)備。本實(shí)驗(yàn)采用紅外線測溫儀等進(jìn)行地板溫度測試，其品牌為福祿克，型號為F59。

1.3　試驗(yàn)方法

由于本實(shí)驗(yàn)旨在通過測定實(shí)木復(fù)合地板的溫度變化以研究其導(dǎo)熱性能，從而為改善地?zé)岬匕宓膶?dǎo)熱性能提供技術(shù)支持。因此，為了使本實(shí)驗(yàn)更能明顯地反映出地板的溫度變化，選定環(huán)境溫度為60±2℃，濕度為40±5%。由于該實(shí)驗(yàn)室的地暖系統(tǒng)熱量損失較大，要達(dá)到所需的環(huán)境溫度，須將加熱水管的水溫設(shè)定在65±2℃。

測量并記錄每塊試件上下表面的初始溫度。然后打開模擬實(shí)驗(yàn)室的溫度和濕度控制器，將溫度控制在65(±2)℃，濕度控制在40(±5)%，約過4～5 h，房間溫度達(dá)到實(shí)驗(yàn)所需的溫度。測量此時(shí)的地面溫度，約為57.2℃，將所有試件裝飾面朝上平鋪在地面上，每隔5 min測量一次試件上下表面的溫度并記錄，每個(gè)試件重復(fù)測量3次，取平均值。直至最后一次測量的溫度與前一次測量數(shù)據(jù)變化很小時(shí)，實(shí)驗(yàn)停止。

2結(jié)果和分析

2.1　裝飾面板的種類對實(shí)木復(fù)合地板導(dǎo)熱性能的影響分析

在該地?zé)岵膳M實(shí)驗(yàn)環(huán)境中，4種不同類型的裝飾面板在3種不同地板結(jié)構(gòu)下，其初始溫度(T初)、最終溫度(T終)和溫度變化(△T)的測量結(jié)果見表1。

表1　4種不同裝飾面板的實(shí)木復(fù)合地板溫度變化 Tab.1 The change in temperature of parquet decorated with four different veneer

從表1中可以看出，隨著時(shí)間的變化，4種不同裝飾面板的實(shí)木復(fù)合地板上下表面的溫度均上升。以黑胡桃作為裝飾面板的實(shí)木復(fù)合地板溫度變化最大，樺木次之，槭木溫度變化最小。也即黑胡桃熱量損失最少，樺木次之，槭木熱量損失最大。木材的導(dǎo)熱系數(shù)與密度成正比關(guān)系[9-10]，這4種裝飾面板的密度依次是：黑胡桃>樺木>桉木>槭木，那么導(dǎo)熱系數(shù)的關(guān)系是：黑胡桃>樺木>桉木>槭木。而導(dǎo)熱系數(shù)與熱量損失又成反比關(guān)系[11]，因此，這4種裝飾面板中，熱量損失的大小是：黑胡桃<樺木<桉木<槭木。

如圖3所示是結(jié)構(gòu)A的4種不同裝飾面板的實(shí)木復(fù)合地板上表面溫度隨時(shí)間變化的變化趨勢。

從圖3可以看出，隨著時(shí)間的變化，槭木表面最終溫度最低，黑胡桃表面最終溫度最高。在相同的時(shí)間內(nèi)，溫度變化越大，即溫度上升越快。結(jié)合這4種裝飾面板的密度，說明了實(shí)木復(fù)合地板的導(dǎo)熱性能與其表板的種類有關(guān)，表板樹種密度越大，其溫度變化越快，導(dǎo)熱性能越好。4種裝飾面板的氣干材密度見表2，結(jié)合圖3和表2可以發(fā)現(xiàn)，密度越大，溫度上升越快。這是因?yàn)椋芏却蠓肿娱g的距離相對較小，能量傳遞更快；另外，密度小的木材的宏觀空隙大，縫隙中填充的空氣也多，而空氣分子距離大，傳熱慢，于是減慢了木材的傳熱速度[12]。

圖3　結(jié)構(gòu)A的4種不同裝飾面板的 實(shí)木復(fù)合地板溫度的變化曲線 Fig.3 The temperature change curve of parquet decorated with four different veneers and structure A

表2　4種裝飾面板的氣干材密度 Tab.2 The density of four different veneers

2.2　結(jié)構(gòu)對實(shí)木復(fù)合地板導(dǎo)熱性能的影響分析

隨著時(shí)間的推移，3種不同結(jié)構(gòu)的實(shí)木復(fù)合地板的溫度會(huì)發(fā)生變化，其溫度變化的測量結(jié)果見表3。

表3　3種不同結(jié)構(gòu)的實(shí)木復(fù)合地板上表面溫度的變化 Tab.3 The temperature changes of parquet with three kinds of structure

注：“-”表示溫度下降

從表3中可以看出，隨著時(shí)間的推移，3種結(jié)構(gòu)的實(shí)木復(fù)合地板溫度均上升。在10 min到20 min這個(gè)溫度穩(wěn)步上升的區(qū)間中，通過對比分析表中數(shù)據(jù)，可以發(fā)現(xiàn)結(jié)構(gòu)A的實(shí)木復(fù)合地板溫度上升得最快，結(jié)構(gòu)B次之，而結(jié)構(gòu)C溫度上升得相對較慢。這就說明地板結(jié)構(gòu)對導(dǎo)熱性能也有影響，以鋸切薄板為表板的三層實(shí)木復(fù)合地板的導(dǎo)熱性能最好。這是因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)A的實(shí)木復(fù)合地板相對比較致密，板層與板層之間的空隙較少，減少了空氣對熱量的傳遞。

在相同的實(shí)驗(yàn)室環(huán)境中，3種結(jié)構(gòu)的實(shí)木復(fù)合地板溫度隨時(shí)間延長而呈現(xiàn)上升趨勢，以黑胡桃為裝飾面板的三種不同結(jié)構(gòu)的實(shí)木復(fù)合地板的溫度變化如圖4所示。

圖4　以黑胡桃為裝飾面板的3種結(jié)構(gòu)的實(shí)木復(fù)合地板溫度的變化曲線 Fig.4 The temperature changes of three kinds of parquet with the same decorative veneer of black walnut

圖4顯示，在前20 min溫度穩(wěn)步上升的區(qū)域，結(jié)構(gòu)A的折線坡度最大，也就是說結(jié)構(gòu)A的實(shí)木復(fù)合地板溫度上升最快，而結(jié)構(gòu)C的折線坡度最小，即其溫度上升最慢。由此可以得出推論，3種結(jié)構(gòu)的實(shí)木復(fù)合地板的導(dǎo)熱性能依次是：結(jié)構(gòu)A>結(jié)構(gòu)B>結(jié)構(gòu)C。

3結(jié)論

實(shí)木復(fù)合地板作為目前市場上主要的地?zé)岬匕宀牧希鋵?dǎo)熱性能是地?zé)岬匕宓闹匾阅苤?。本文針?種結(jié)構(gòu)的實(shí)木復(fù)合地板，研究其導(dǎo)熱性能與裝飾面板的關(guān)系，并通過對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析得出如下結(jié)論。

(1)同種結(jié)構(gòu)的實(shí)木復(fù)合地板，其裝飾面板的樹種密度越大，地板整體的導(dǎo)熱性能越好，傳熱越快，熱量損失也越少。

(2)同種裝飾面板的實(shí)木復(fù)合地板，其地板結(jié)構(gòu)對導(dǎo)熱性能也有影響。表板為鋸切薄板的三層實(shí)木復(fù)合地板的導(dǎo)熱性能最好，表板為厚單板與膠合板基材組成的三層實(shí)木復(fù)合地板的導(dǎo)熱性能次之，而多層實(shí)木復(fù)合地板的導(dǎo)熱性能相對較差。

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[責(zé)任編輯：董希斌]