隨著全球人口不斷增長(zhǎng)，保障糧食供應(yīng)成當(dāng)前的重要課題。日光溫室是中國(guó)獨(dú)創(chuàng)且適合國(guó)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(guó)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(duì)**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(yáng)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(yáng)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(yíng)造，是日光溫室被動(dòng)利用太陽(yáng)能為溫室增溫、夜間維持溫室作物生長(zhǎng)必要熱環(huán)境的重要“加熱元件”。大量實(shí)測(cè)結(jié)果表明，通過(guò)日光溫室前屋面薄膜進(jìn)入到溫室內(nèi)的太陽(yáng)輻射，其中的 1/3 投射到日光溫室北墻體表面。當(dāng)溫室長(zhǎng)度一定，北墻高度則決定了其可被太陽(yáng)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(yáng)能利用率的重要**。白義奎 、陳端生 、周長(zhǎng)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(guó)紅 、馬承偉 等也對(duì)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(guò)對(duì)被動(dòng)式太陽(yáng)能相變蓄熱“三重”墻體、太陽(yáng)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(duì)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(yáng)輻射直接照射到（北）墻體內(nèi)表面，太陽(yáng)熱能被墻體內(nèi)表面吸收，并通過(guò)熱傳導(dǎo)的方式向墻體內(nèi)部傳遞，將太陽(yáng)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(duì)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(guò)墻體外表面，以自然對(duì)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(yáng)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(guò)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(duì)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(guò)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(wèn)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(wèn)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，以確保可高效接收和儲(chǔ)存投射其上的太陽(yáng)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(guò)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