隨著全球人口不斷增長，保障糧食供應(yīng)成當(dāng)前的重要課題。日光溫室是中國獨(dú)創(chuàng)且適合國情的一種設(shè)施農(nóng)業(yè)建筑。從 20 世紀(jì) 80 年代發(fā)展至今，已成為中國廣大北方地區(qū)冬季“反季節(jié)”蔬菜作物生產(chǎn)的重要設(shè)施，對**城鎮(zhèn)居民“菜籃子”安全、改善民生等起到了積極作用。日光溫室是一個(gè)體形系數(shù)很大的設(shè)施農(nóng)業(yè)建筑，以太陽能為主要資源，利用溫室效應(yīng)改善冬季蔬菜種植環(huán)境。其建筑空間由墻體（北、東、西墻體）、后屋面、前屋面（薄膜、保溫覆蓋物等）、土壤地面等圍護(hù)結(jié)構(gòu)構(gòu)成。日光溫室的建筑空間幾何尺寸、墻體構(gòu)造方式及其建筑材料熱物性等，都直接影響溫室的光照特性、保溫與蓄熱特性、環(huán)境的調(diào)控能力，它們互相影響、互相制約。日光溫室建筑墻體，特別是北墻體集太陽能集熱、蓄熱、保溫于一體，其建筑熱工性能直接影響溫室熱環(huán)境的營造，是日光溫室被動(dòng)利用太陽能為溫室增溫、夜間維持溫室作物生長必要熱環(huán)境的重要“加熱元件”。大量實(shí)測結(jié)果表明，通過日光溫室前屋面薄膜進(jìn)入到溫室內(nèi)的太陽輻射，其中的 1/3 投射到日光溫室北墻體表面。當(dāng)溫室長度一定，北墻高度則決定了其可被太陽能照射的面積，進(jìn)而也影響了其集熱與蓄熱性能。因此，北墻體良好的保溫性能和蓄熱性能是提高日光溫室太陽能利用率的重要**。白義奎 、陳端生 、周長吉 等學(xué)者進(jìn)行了日光溫室墻體構(gòu)筑方式的研究，發(fā)現(xiàn)任何單一材料墻體的蓄放熱性能均低于復(fù)合異質(zhì)墻體，且復(fù)合異質(zhì)墻體還具有厚度小、節(jié)省材料的優(yōu)點(diǎn)。

佟國紅 、馬承偉 等也對不同保溫材料的復(fù)合異質(zhì)墻體進(jìn)行了研究，確定合理的墻體是以內(nèi)側(cè)為磚、外側(cè)為聚苯板。隨著相變蓄熱材料的出現(xiàn)，陳超 、王宏麗 等也分別提出不同構(gòu)筑形式的相變材料墻體，并得到了較好的結(jié)果。實(shí)際上，日光溫室墻體的保溫性能和蓄熱性能，不但與墻體的構(gòu)筑方式直接關(guān)聯(lián)，同時(shí)還受墻體材料熱物性的影響。為此，該研究試圖通過對被動(dòng)式太陽能相變蓄熱“三重”墻體、太陽能主 - 被動(dòng)式相變蓄熱“三重”墻體構(gòu)筑方式及其熱性能的比較研究，研究墻體構(gòu)筑方式、材料熱物性對日光溫室墻體熱性能的影響規(guī)律，以期為日光溫室墻體熱性能提升及其優(yōu)化設(shè)計(jì)提供參考。

如圖 1 所示，白天日光溫室保溫覆蓋物被卷起，太陽輻射直接照射到（北）墻體內(nèi)表面，太陽熱能被墻體內(nèi)表面吸收，并通過熱傳導(dǎo)的方式向墻體內(nèi)部傳遞，將太陽能儲(chǔ)存在墻體內(nèi)部；隨著墻體內(nèi)表面溫度不斷升高，當(dāng)高于溫室內(nèi)環(huán)境溫度時(shí)，墻體內(nèi)表面以自然對流換熱方式加熱溫室空氣，同時(shí)以輻射換熱方式加熱溫室土壤及其他墻體；由于溫室內(nèi)表面溫度高于室外環(huán)境，墻體內(nèi)表面儲(chǔ)存的熱量同時(shí)會(huì)通過墻體外表面，以自然對流換熱和輻射換熱方式向室外環(huán)境散熱。顯然，日光溫室墻體內(nèi)表面材料蓄熱能力越強(qiáng)，吸收和儲(chǔ)存投射在其上太陽輻射的能力越強(qiáng)，夜間向溫室內(nèi)反向釋放熱量的能力也越強(qiáng)；同時(shí)，墻體外表面材料的熱阻越大、保溫能力越好，通過溫室墻體流向外部環(huán)境的熱損失也將越小。

表征日光溫室墻體熱工性能的指標(biāo)通常有墻體熱阻 R、墻體材料比熱容 Cp、墻體材料蓄熱系數(shù) S、墻體熱惰性指標(biāo) D、墻體溫度、墻體有效蓄熱量、日蓄熱量和日放熱量等。墻體熱阻表征墻體結(jié)構(gòu)本身阻抗傳熱能力的物理量，也可表述為熱量從墻體材料層的一側(cè)傳至另一側(cè)所受到的總阻抗大小，反映墻體材料層對熱流波的阻抗能力；墻體材料的比熱容表示單位質(zhì)量的材料，在溫度升高或降低 1℃時(shí)所需吸收或放出的熱量，表征了墻體材料容納或釋放熱量能力的物理量，若要提高溫室墻體的蓄熱能力，選用比熱容大的墻體材料是關(guān)鍵；墻體材料的蓄熱系數(shù)表示墻體層一側(cè)受到諧波作用時(shí)，墻體表面溫度將按照同一周期波動(dòng)，通過墻體表面熱流波幅與表面溫度波幅的比值，該值越大表明墻體材料的熱穩(wěn)定性越好。墻體熱惰性指標(biāo)是墻體熱阻及材料蓄熱系數(shù)的乘積，可綜合表征墻體保溫和蓄熱能力。

實(shí)際上，日光溫室墻體的保溫性能與蓄熱性能直接受建筑材料熱物性的影響。保溫問題主要與材料的導(dǎo)熱系數(shù)有關(guān)，也即與墻體的熱阻關(guān)聯(lián)；而蓄熱問題則與材料的比熱容、密度等參數(shù)關(guān)聯(lián)，即與墻體的熱容關(guān)聯(lián)，兩者呈現(xiàn)的物理意義是不一樣的。保溫性能好的材料，往往是導(dǎo)熱系數(shù)小、密度小的輕質(zhì)材料，蓄熱能力弱，如聚苯板、加氣混凝土等；而顯熱蓄熱能力強(qiáng)的材料，通常是密度大且比熱容尚可的重質(zhì)材料，但保溫性能一般，如黏土磚、黏土等。因此，根據(jù)建筑熱工理論，.好是將蓄熱能力強(qiáng)的潛熱儲(chǔ)能材料（如相變材料）放置在日光溫室墻體內(nèi)表面層，以確?？筛咝Ы邮蘸蛢?chǔ)存投射其上的太陽輻射能；將熱阻大、保溫性能好（如輕質(zhì)聚苯板）的材料放置在日光溫室墻體外表面層，以.大限度減小通過墻體外表面流失到室外環(huán)境的熱損失；將蓄熱能力強(qiáng)的顯熱儲(chǔ)能材料（如重質(zhì)砌塊磚）放置在日光溫室墻體中間層，在進(jìn)一步提升墻體總體蓄熱能力的同時(shí)兼顧墻體的結(jié)構(gòu)受力