装饰面板及地板结构对实木复合地板导热性能的影响

装饰面板及地板结构对实木复合地板导热性能的影响

陈庆庆1，王俊2，吉富堂3，李金玉2，曹平祥1*，王洁1，郭晓磊1

(1.南京林业大学 材料科学与工程学院，南京 210037；

2.大亚(江苏)地板有限公司，江苏 丹阳 212310；3.菲林格尔(上海)木业有限公司，上海 201414)

摘要：通过对4种树种的面板和3种不同结构的实木复合地板的导热性能进行温升变化测试分析，测量地板的温度变化，探讨不同的装饰面板及地板结构对不同实木复合地板导热性的影响，旨为改善地热地板导热性能提供技术支持。研究结果表明：装饰面板的种类对实木复合地板的导热性能有明显影响，以黑胡桃作为装饰面板的实木复合导热性能最好，桦木次之，槭木导热性能最差，这主要是由于密度越大的装饰面板，导热性能越好，传热越快，热量损失也越少；地板结构对导热性能也有影响，面板为锯切薄板的三层实木复合地板的导热性能较好，多层实木复合地板的导热性能较差。因此，作为地热地板使用的实木复合地板，其装饰面板应该选择较大密度材种，且为锯切薄板为佳。

关键词：实木复合地板；导热性能；装饰面板；地板结构

中图分类号：S 781.37

文献标识码：A

文章编号：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

基金项目：“十二五”国家科技支撑(2012BAD24B01)；江苏省高校科研成果产业化推进项目(JHB2011-13)

作者简介：第一陈庆庆，硕士研究生。研究方向：木材科学与技术。

通讯作者：*曹平祥，博士，教授。研究方向：木材科学与技术。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：陈庆庆，王俊，吉富堂.装饰面板及地板结构对实木复合地板导热性能的影响[J].森林工程，2015，31(2)：84-87.

随着人们对住宅生活环境要求的提高，地热地板逐渐成为低温地热采暖系统中主要的地板铺装材料。由于实木复合地板较于强化地板及实木地板的尺寸稳定性优势，目前，市场上广泛选用三层实木复合地板和多层实木复合地板作为地热地板[1-2]。三层实木复合地板由面板、芯板和背板，依照纵向、横向、纵向交错排列且经高温高压压制而成[3-5]。多层实木复合地板是指以珍贵树种单板为面层，胶合板为基材制成的地板[6-7]。然而，由于木材自身导热性不佳，导致地板在作为低温辐射供热地板时热能损失较大，对于地板材种及地板结构对实木复合地板导热性能影响的研究，鲜有报道。

本文模拟地热采暖的环境条件，通过对四种树种的面板和三种不同结构的实木复合地板的导热性能进行温升变化测试分析，测量地板的温度变化，探讨不同的装饰面板及地板结构对不同实木复合地板导热性的影响，旨为改善地热地板导热性能提供技术支持。

1材料和方法

1.1　试验材料

本文所采用的试验材料均为实木复合地板，由大亚(江苏)地板有限公司提供，地板的结构有3种形式，如图1所示。其中，结构A由4 mm厚装饰面板，9 mm厚杨木拼板的芯板和2 mm厚杨木背板组成，结构B为1.2 mm厚装饰面板与胶合板基材组成4 mm厚的面板，9 mm厚杨木拼板的芯板和2 mm厚杨木背板，结构C为1.2 mm厚装饰面板，7层胶合板芯板和2 mm厚杨木背板，三种结构的实木复合地板的尺寸规格均为910 mm×125 mm×15 mm。

以上所有表板采用的装饰面板种类有4种，分别是：槭木(Acerspp.)、黑胡桃(JuglansNigraspp.)、桉木(Eucalyptusspp.)和桦木(Betulaspp.)。

结构A

结构B

结构C 图1　3种实木复合地板结构的示意图 Fig.1 Sketch structure of three kinds of parquet

1.2　试验设备

(1)实验室环境。本实验在大亚(江苏)地板有限公司的地热采暖环境模拟实验室进行，该实验室采用了意大利傲时公司制造的干燥系统，其型号为DKC18。实验室示意图如图2所示，地面铺有热水管道，管道通过热水加热系统进行温度调节，并且通过加湿系统向房间内喷入水蒸气进行湿度调节。整个实验室的温度传递是这样一个过程：热水管道——水泥地面——实木复合地板[8]。

图2　干燥实验室布局图 Fig.2 The layout of the dry laboratory

(2)测量设备。本实验采用红外线测温仪等进行地板温度测试，其品牌为福禄克，型号为F59。

1.3　试验方法

由于本实验旨在通过测定实木复合地板的温度变化以研究其导热性能，从而为改善地热地板的导热性能提供技术支持。因此，为了使本实验更能明显地反映出地板的温度变化，选定环境温度为60±2℃，湿度为40±5%。由于该实验室的地暖系统热量损失较大，要达到所需的环境温度，须将加热水管的水温设定在65±2℃。

测量并记录每块试件上下表面的初始温度。然后打开模拟实验室的温度和湿度控制器，将温度控制在65(±2)℃，湿度控制在40(±5)%，约过4～5 h，房间温度达到实验所需的温度。测量此时的地面温度，约为57.2℃，将所有试件装饰面朝上平铺在地面上，每隔5 min测量一次试件上下表面的温度并记录，每个试件重复测量3次，取平均值。直至最后一次测量的温度与前一次测量数据变化很小时，实验停止。

2结果和分析

2.1　装饰面板的种类对实木复合地板导热性能的影响分析

在该地热采暖模拟实验环境中，4种不同类型的装饰面板在3种不同地板结构下，其初始温度(T初)、最终温度(T终)和温度变化(△T)的测量结果见表1。

表1　4种不同装饰面板的实木复合地板温度变化 Tab.1 The change in temperature of parquet decorated with four different veneer

从表1中可以看出，随着时间的变化，4种不同装饰面板的实木复合地板上下表面的温度均上升。以黑胡桃作为装饰面板的实木复合地板温度变化最大，桦木次之，槭木温度变化最小。也即黑胡桃热量损失最少，桦木次之，槭木热量损失最大。木材的导热系数与密度成正比关系[9-10]，这4种装饰面板的密度依次是：黑胡桃>桦木>桉木>槭木，那么导热系数的关系是：黑胡桃>桦木>桉木>槭木。而导热系数与热量损失又成反比关系[11]，因此，这4种装饰面板中，热量损失的大小是：黑胡桃<桦木<桉木<槭木。

如图3所示是结构A的4种不同装饰面板的实木复合地板上表面温度随时间变化的变化趋势。

从图3可以看出，随着时间的变化，槭木表面最终温度最低，黑胡桃表面最终温度最高。在相同的时间内，温度变化越大，即温度上升越快。结合这4种装饰面板的密度，说明了实木复合地板的导热性能与其表板的种类有关，表板树种密度越大，其温度变化越快，导热性能越好。4种装饰面板的气干材密度见表2，结合图3和表2可以发现，密度越大，温度上升越快。这是因为，密度大分子间的距离相对较小，能量传递更快；另外，密度小的木材的宏观空隙大，缝隙中填充的空气也多，而空气分子距离大，传热慢，于是减慢了木材的传热速度[12]。

图3　结构A的4种不同装饰面板的 实木复合地板温度的变化曲线 Fig.3 The temperature change curve of parquet decorated with four different veneers and structure A

表2　4种装饰面板的气干材密度 Tab.2 The density of four different veneers

2.2　结构对实木复合地板导热性能的影响分析

随着时间的推移，3种不同结构的实木复合地板的温度会发生变化，其温度变化的测量结果见表3。

表3　3种不同结构的实木复合地板上表面温度的变化 Tab.3 The temperature changes of parquet with three kinds of structure

注：“-”表示温度下降

从表3中可以看出，随着时间的推移，3种结构的实木复合地板温度均上升。在10 min到20 min这个温度稳步上升的区间中，通过对比分析表中数据，可以发现结构A的实木复合地板温度上升得最快，结构B次之，而结构C温度上升得相对较慢。这就说明地板结构对导热性能也有影响，以锯切薄板为表板的三层实木复合地板的导热性能最好。这是因为结构A的实木复合地板相对比较致密，板层与板层之间的空隙较少，减少了空气对热量的传递。

在相同的实验室环境中，3种结构的实木复合地板温度随时间延长而呈现上升趋势，以黑胡桃为装饰面板的三种不同结构的实木复合地板的温度变化如图4所示。

图4　以黑胡桃为装饰面板的3种结构的实木复合地板温度的变化曲线 Fig.4 The temperature changes of three kinds of parquet with the same decorative veneer of black walnut

图4显示，在前20 min温度稳步上升的区域，结构A的折线坡度最大，也就是说结构A的实木复合地板温度上升最快，而结构C的折线坡度最小，即其温度上升最慢。由此可以得出推论，3种结构的实木复合地板的导热性能依次是：结构A>结构B>结构C。

3结论

实木复合地板作为目前市场上主要的地热地板材料，其导热性能是地热地板的重要性能之一。本文针对3种结构的实木复合地板，研究其导热性能与装饰面板的关系，并通过对实验数据的分析得出如下结论。

(1)同种结构的实木复合地板，其装饰面板的树种密度越大，地板整体的导热性能越好，传热越快，热量损失也越少。

(2)同种装饰面板的实木复合地板，其地板结构对导热性能也有影响。表板为锯切薄板的三层实木复合地板的导热性能最好，表板为厚单板与胶合板基材组成的三层实木复合地板的导热性能次之，而多层实木复合地板的导热性能相对较差。

【参考文献】

[1]佟锡刚.地热地板的选用[J].建筑装饰材料世界，2005，7(11)：70+68.

[2]四惠.地热地板选购指导及正确使用[J].建筑装饰材料世界，2005，7(5)：62-62.

[3]孟黎鹏，王春明，刘一楠，等.三层实木复合地板的生产工艺及技术要点[J].中国人造板，2011，18(11)：16-19+23.

[4]程瑞香.三层结构实木复合地板表板发展趋向[C].2007：3.

[5]高为，武广明，付正.三层实木复合地板性能特点及工艺关键[J].林业科技，2001，39(3)：40-42.

[6]路则光，孟祥斌，黄河浪，等.工艺改变对多层实木复合地板翘曲度的影响[J].木材加工机械，2005，22(4)：15-17.

[7]多层实木复合地板的发展及生产工艺[J].国际木业，2009，13(1)：16-17.

[8]Kim S，Kim H J.Comparison of formaldehyde emission from building finishing materials at various temperatures in under heating system[J].Indoor Air，2005，15(5)：317-325.

[9]王弥康.木材传热性的实验研究[J].南京林业大学学报(自然科学版)，1983，26(3)：150-157.

[10]Yu Z T，Xu X，Fan L W，et al.Experimental Measurements of thermal conductivity of wood species in china：effects of density，temperature，and moisture content[J].Forest Products Journal，2011，61(2)：130.

[11]李廷贤，刘艳华.地表装饰材料和保温层性能对辐射地板热量损失影响的数值研究[J].暖通空调，2004，34(11)：19-23.

[12]Seo J，Jeon J，Lee J H，et al.Thermal performance analysis according to wood flooring structure for energy conservation in radiant floor heating systems[J].Energy and Buildings，2011，43(8)：2039-2042.

[责任编辑：董希斌]