人们越来越关注自身的健康与舒适，这对建筑装饰材料的微环境学特性提出了较高的要求。微环境学特性不但涉及材料性质对其围筑空间的建筑物理条件以及居住环境学特性的影响，还关系到对人体的心理感觉影响和生理健康质量，其核心是达到环境安全、使人生理健康、心理满意的综合效果，即可以用一个模糊概念“舒适性”来诠释(于海鹏等，2003)。目前对木质材料及其微环境学特性的评价已在积极开展。Yu等(2006)、Chen等(2009)、于海鹏等(2009a; 2009b)采用层次分析法进行了木质建材的优选评价和环境学影响特性的比较分析; Scholz等(2007)分析了木材树种对家具产品受消费者喜爱性方面的影响; 孙启祥(2001)从生命周期环境友好性角度对木质材料进行了评价; 龚平等(2006)、赵平等(2007)都提出了建材产品“绿色度”的评价思想和方法。“舒适性”概念在建筑物理和服装评价方面常被引用，但在木质材料的评价中还不多见。虽然无论是严谨的科学研究还是长期以来人们形成的感性经验，都已说明木质材料在“舒适性”方面具有很多的优良特性，但木质材料之间存在着许多差异，有些木质材料性能接近、成本相当、环境污染程度相似，而有些木质材料在一些指标上品质优异，在另一些指标上却存在不足，这给木质材料“舒适性”的综合评价造成了模糊性，也给决策选择带来较大的困难。木质材料“舒适性”的评价要综合考虑木质环境学、建筑物理、心理学、生理学等方面的理论，涉及的知识较多，应用的指标较广，分析计算相对复杂，从全局角度提出一种科学易行的方法对木质材料舒适性进行客观评价，仍然有待于解决。

粗糙集模糊评价法是将粗糙集理论与模糊综合评价相结合的一种评价方法，这种方法的特点是对模糊概念进行定量化，并且运用粗糙集理论可以对不必要的知识进行约简，提取出关键的知识，从而大大减少了计算量，并且减少了决策的复杂性。近几年来，这种方法已在多领域得到广泛应用(Didier et al., 1990; Chakrabarty et al., 2000; Swiniarski et al., 2003; Geldermann et al., 2000; 周勃等，2006)。

本文选择常见的木质材料，通过查阅相关文献并征求有关学者意见，初选出木质材料“舒适性”的因素集; 构建粗糙集模型，对不必要的因素进行约简，确定约简后各因素的权重; 然后进行模糊综合评价，确定各属性的隶属函数及隶属度，得出各材料的得分; 最后对评价结果进行排序和分析。

1 舒适性的评价因素集与评语集 1.1 评价因素集的确定

因素集就是所选取的若干个指标的集合，有诸多因素影响“舒适性”，选取适当的因素作为评价指标至关重要。如图 1，从视觉、听觉、触觉、嗅觉、室内物理微环境等方面初选了14个最具代表性的因素作为评价指标，这些因素包括:颜色(由明度和色调表示)、光泽度、纹理、吸声、隔声、冷暖感(由导热系数表示)、粗糙感(由粗糙度表示)、软硬感(由硬度表示)、芳香气味、VOC释放量、温度调节、湿度调节(由x，y，B表示)、光反射(由紫外反射率和红外吸收率表示)、空气质量(由氡放射量和空气中细菌、霉菌和尘螨数量表示)。

根据实际使用习惯，所选取的木质材料除实木与单板层积材外均经过涂饰处理。涂饰对木质材料的影响非常大，在吸声特性方面，漆膜能使木质材料的吸声系数下降，甚至到可以忽略的水平; 同样是由于涂饰的原因，木质材料的芳香气味也降到了很低的水平，人的嗅觉基本感觉不到芳香气味的存在; 能抑制细菌和尘螨生长的可挥发性抽提物也一样被涂层所遮盖，难以释放出来，所以木质材料抑制细菌和尘螨的作用并不明显。对于木质材料的温度调节作用、红外吸收率和氡放射，几乎绝大部分室内木质装饰材料在这3方面的差异都是很微小的，所以不具有比较的意义。对于湿度调节，由于x，y和B都可以表示湿度调节，选用x，y来代表湿度调节，舍弃B。最后筛选出以下10个指标，并根据这些指标建立因素集U={ u₁，u₂，…，u₁₀ }，其中u₁为色调，u₂为明度，u₃为光泽度，u₄为纹理，u₅为导热系数，u₆为粗糙度，u₇为硬度，u₈为VOC释放，u₉为湿度调节，u₁₀为紫外反射率。

1.2 对象集

对象集就是所选取的若干种材料的集合。从市场和消费者的角度考虑，并结合性能与用途，定义10种室内装饰最常用的木质材料为对象集V={ v₁，v₂，…，v₁₀ }，其中v₁为实木，v₂为涂饰实木，v₃为多层实木地板，v₄为胶合板，v₅为饰面刨花板，v₆为饰面纤维板，v₇为强化复合地板，v₈为防火装饰板，v₉为单板层积材，v₁₀为木塑复合材。

1.3 评语集

按照选取的标准把所有指标按照舒适程度划分为舒适、一般和较差3个等级，确定每种材料各属性的等级。

2 基于粗糙集的木质材料舒适性评价指标约简 2.1 建立最初评价指标信息表

根据所选材料各项指标实际值可以建立最初评价指标信息表，如表 1所示。

2.2 建立各指标评价标准

为了进行属性约简，需要把各个指标划分为3级，其中1级代表“舒适”; 2级代表“一般”; 3级代表“较差”。通过查阅相关文献并征求专家意见确定了各个指标的划分标准，如表 2所示。

把表 1中各指标实际值与表 2对照，建立最初信息评价表，如表 3所示。

2.3 木质材料舒适性评价冗余指标的约简

采用基于Skowron差别矩阵的信息系统的属性约简法，根据定义可得信息系统的差别矩阵如下:

从该差别矩阵可以看出，所有单属性元素有:c₃₂={ a₉ }，c₉₃={ a₈ }，c₆₅={ a₂ }，c₆₈={ a₁ }，所以根据定理可知，信息系统的核为CORE(C)={ a₁，a₂，a₈，a₉ }。经过运算，满足定理的只有{ a₁，a₂，a₆，a₈，a₉ }，所以该信息系统的约简只有一个，即RED(C)={ a₁，a₂，a₆，a₈，a₉ }。因此约简后的指标包括:色调、明度、粗糙度、VOC释放及湿度调节。

2.4 各指标权重的确定

各个权重指标的大小要根据定义来计算。

将上面各数据代入下列各式可得:

2.38。将以上各结果带入计算公式，得u₁=0.274，u₂=0.132，u₆=0.160，u₈=0.274，u₉=0.160。

3 基于模糊理论的木质材料舒适性综合评价 3.1 确定隶属函数及隶属度

本文中所有因素的隶属函数均采用半梯形分布与梯形分布。当色调与明度的取值在中间时，给人的舒适感比较强，因此选取中间型隶属函数; 粗糙度、VOC释放与湿度调节的值越小给人的舒适感就越强，因此选取偏小型隶属函数。

根据不同材料属性的原始数值进行隶属度计算，最终可得诸因素的模糊综合评判，如表 4所示。

3.2 综合评价

可以根据公式计算B，本文采用模型M(·，+)进行运算，最后得出

因此，所选木质材料的最终“舒适性”评分结果依次为:实木(0.884)＞实木PU(0.873)＞单板层积材(0.837)＞多层实木地板(0.804)＞胶合板(0.766)＞木塑复合材(0.752)＞强化复合地板(0.723)＞饰面纤维板(0.607)＞防火装饰板(0.523)＞饰面刨花板(0.459)。

3.3 建立雷达图分析

经过模糊综合评价得到了最后评价结果，并且对各种材料做出了排序，但仅从排序结果还不能直观地看出排序靠前的材料为什么好，排序靠后的材料为何差，究竟是只有某种指标差还是指标普遍差，需要进一步分析。由于雷达图具有可以使评价结果一目了然的优点，所以以雷达图形式进行结果分析(李昕等，2004)。如图 2所示，雷达图中有5条轴，其中x₁轴代表色调，x₂轴代表明度，x₃轴代表粗糙度，x₄轴代表VOC释放，x₅轴代表湿度调节。每个指标所占的权重系数由该指标在圆上逆时针方向的角度与360°之比来表示，如色调的权重是0.274，那么与之对应的∠x₁ Ox₂=360°×0.274=98.64°，依此类推，每条轴上的Or_n(n=1，2，3，4，5)的长度与所在轴长度的比值代表某指标对“舒适性”的隶属度，如图 2中Or₁与Ox₁之比等于0.87，则代表实木的色调对舒适性的隶属度是0.87。实际上雷达图就是使数据变得形象化了，易于理解，同时有利于分析。

3.4 不同舒适性指标轴方向上的比较分析 3.4.1 视觉舒适性坐标轴x₁和x₂

综合色调与明度来比较各材料的视觉舒适性。其中实木、实木PU、多层实木地板、胶合板和单板层积材的色调与明度对舒适性的隶属度都在0.8以上，这些材料的视觉舒适性都是优秀的，因为木质材料表面的天然纹理和色泽并没有被遮盖; 相比之下其他材料的天然纹理被材料表面装饰所遮盖，所以视觉表现较差。考虑到视觉舒适性所占权重(0.274+0.132=0.406)较大，因此消费者在考虑购买木质材料时，一般都优先考虑视觉方面的舒适性。

3.4.2 触觉舒适性坐标轴x₃

经过指标筛选和属性约简，触觉方面的指标只剩下粗糙度。所选取的木质材料除实木和单板层积材外均经过表面装饰，装饰后的表面比较光滑，因此经过装饰的材料粗糙舒适隶属度均在0.9以上，表现优秀; 而未经表面处理的材料则表现一般。由于粗糙度所占权重(0.160)较小，并且绝大多数室内木制装饰材料都经过了表面处理，因此消费者在选择材料时可以把粗糙度放在后面考虑。

3.4.3 嗅觉舒适性坐标轴x₄

从雷达图中可以明显看出:木质材料在甲醛和VOC释放方面表现普遍中等偏差，只有实木和实木PU表现优秀。木质材料的生产过程普遍使用胶黏剂，因此释放甲醛和VOC也很难避免。甲醛释放所占权重(0.274)较大，并且如果释放量过大还会对人体生理健康产生很严重的影响，因此嗅觉舒适性方面是消费者必须重点考虑的因素。

3.4.4 湿度调节舒适性坐标轴x₅

同其他材料相比，木质材料具有非常好的湿度调节性能，可以使室内湿度变化加以缓和，但由于材料表面的装饰阻断了木质材料与外界的水分交流，因此木质材料的湿度调节性能下降很多。湿度调节性能所占权重(0.160)较小，并且绝大多数室内用的木质装饰材料都是经过表面装饰过的，湿度调节性能都一般。因而消费者不必对木质材料湿度调节性能要求太多，除非是要重点强调对室内微环境的调节作用。

3.5 不同木质材料组合的比较分析 3.5.1 实木与实木PU

从雷达图中可以明显看出:对于实木，只有粗糙度的舒适性相对而言比较差，其他指标均表现优秀。粗糙度舒适性较差的原因在于实木没有经过涂饰，尽管经过刨切或砂磨，但是由于细胞裸露在切面上，木材表面不是完全光滑。若是把实木作为木质工程材料来使用，可以不考虑粗糙度直接使用，但是作为其他用途使用，如家具、地板、桌椅等就必须进行涂饰。实木PU的粗糙度舒适性得以上升，但湿度调节能力却大幅下降。这是因为材料的吸湿或放湿过程是通过材料表面进行的，当表面涂饰遮蔽了材料表面水分进出的通道时，将会大大影响材料的湿度调节性能。目前室内装饰使用的实木都是经过涂饰的，涂饰后的木材可以在很大程度上防磨、防划、防烫，并提高实木的使用寿命，因此虽然整体舒适性略有下降，但与延长使用期限相比，消费者一般还是会选择经过涂饰的实木。

3.5.2 多层实木地板与强化复合地板

多层实木地板从总体上说各指标均比较优秀，只有VOC释放指标相对稍差一些。对于使用胶黏剂的木质材料而言，肯定是会释放一些VOC的。多层实木地板对VOC的封闭比较好，相对于胶合板和饰面刨花板，多层实木地板的VOC释放量还是比较少的。强化复合地板由于价格便宜、各方面性能良好，是消费者选择比较多的室内用地板; 但从实际评价结果来看，其舒适性的评价略微靠后，比多层实木地板差。若是消费者对舒适性的要求比较高、而价格贵些并不计较，那么在选购地板时就应选择多层实木地板; 反之则可选择强化复合地板。

3.5.3 胶合板、饰面刨花板与饰面纤维板

这3种人造板在生产过程中都使用了胶黏剂且又经过饰面处理，所以它们的湿度调节性能以及VOC释放方面都属中等偏差，粗糙度中等偏好，视觉效果一般。在舒适性评价的5个指标上，胶合板只是在VOC释放方面存在不足，其他指标尚可; 饰面刨花板除了粗糙度外，其他指标的舒适性明显偏差; 饰面纤维板除了粗糙度好一些外，其他指标均表现中等。

3.5.4 单板层积材和木塑复合材

单板层积材的综合性能与实木相近，但由于在生产过程中使用了胶黏剂，所以不可避免地会释放VOC，因此嗅觉舒适性没有实木好。木塑复合材总体上舒适性中等，由于加入的塑料比例较大，虽然不会释放甲醛，但木材本身所拥有的优良性能也减弱了。

3.5.5 防火装饰板与饰面刨花板

防火装饰板表面经过特殊处理，同多数饰面刨花板一样，虽然色泽多彩多样，但在视觉舒适性上相对具有木材天然纹理的材料要差一些; 同时，由于表面的特殊处理，使其丧失了作为木质材料能带给人的许多舒适性能，舒适性评价较差。

4 结论

从木质材料自身属性、对人体心理感觉影响、生理健康影响、对围筑空间的建筑物理条件以及居住环境学特性影响等方面，选取了14个因素初步构建了木质材料“舒适性”的评价因素集，应用粗糙集理论将因素集指标约简至5个，具体指标和权重分别是色调(0.274)、明度(0.132)、粗糙度(0.160)、VOC释放(0.274)及湿度调节(0.160)。利用“舒适性”的粗糙集约简指标对10类应用比较广泛的木质建材进行模糊评价，得出它们的“舒适性”排序结果为:实木(0.884)＞实木PU(0.873)＞单板层积材(0.837)＞多层实木地板(0.804)＞胶合板(0.766)＞木塑复合材(0.752)＞强化复合地板(0.723)＞饰面纤维板(0.607)＞防火装饰板(0.523)＞饰面刨花板(0.459)。本文归纳和约简了木质材料的“舒适性”因素集，从全局角度、主客观相结合地提出一种木质材料“舒适性”评价方法，为人们根据“舒适性”而合理利用木质材料提供了依据。