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日光温室作为中国特有的设施性农业建筑,有效缓解了中国北方地区在冬季的蔬菜供应问题,为农业增效、农民增加收入和农业经济发展做出了重大的贡献。目前我国日光温室墙体多采用普通常物性建筑材料,通过显热被动式放热,但由于墙体材料热传输能力的限制仍存在墙体较厚、蓄放热性能较差的问题,使得夜间放热量少导致温室内空气温度过低。因此,本文基于课题组前期的研究基础将平板微热管阵列制作成砌块应用于日光温室相变蓄热墙体中,提出了一种新型平板微热管阵列相变蓄热温室墙体。通过试验与数值模拟相结合的方法,对适用于日光温室蓄热墙体的微热管阵列传热特性,导热翅片对墙体传热性能的影响,相变板厚度、位置、保温被关闭时间及墙体承重层厚度对温室传热性能的影响进行了一系列研究。首先,搭建了微热管热性能测试试验台,试验测试分析了弯曲半径、弯曲角度、蒸发段长度及热管长度对微热管阵列传热特性的影响。结果表明:随着微热管阵列弯曲半径的增大热管平均等效导热系数随之增大,弯曲半径为40mm的热管蒸发段与冷凝段之间的平均温差最大。总长500mm热管在加热功率为10W和20W时的温差分别为1.58和1.47℃,750mm热管在加热功率为10W和20W时的温差分别为0.26和0.32℃。并且500mm热管表面的最大温差均在2℃以内,而总长750mm热管的最大温差均在1℃以内。对比两种长度的热管可以发现,在相同加热功率下热管长度越大其均温性越好。热管弯曲角度为90°时,其平均等效导热系数最大为293320 W/（m·K）,并且其工作范围也随之增大。以微热管阵列在日光温室为应用背景,对热管进行两次弯曲,热管总长度500mm,蒸发段208mm,冷凝段96mm,的热管等效导热系数为71708W/（m·K）。总长度750mm,蒸发段长度350mm,冷凝段长度150mm的热管等效导热系数为34050W/（m·K）。第二,建立了三维微热管阵列相变蓄热墙体,并与试验值进行对比验证,结果表明:在14:00,17:00,次日4:00及次日9:00时,试验值的墙体整体温度分别为23.4,24.9,18.0,16.0℃,而模拟值墙体整体温度为23.6,25.8,18.5,16.1℃,其相对误差分别为0.8%,3.6%,2.8%,0.6%,相对误差均小于5%。通过增加导热翅片对提高温室墙体温度具有积极的作用,通过对比不同的翅片高度、间距及厚度得出翅片高度为25mm,间距为12.5mm,厚度为1mm的翅片组合形式最优,其蓄热量为19.7MJ/m~3,放热量为19.45MJ/m~3,相对于无导热翅片的墙体蓄、放热量分别提高了4.76 MJ/m~3和4.93 MJ/m~3。根据翅片在砌块中的温度云图可以看出,随着翅片高度的增加,在14:00时,温度大于40℃所占的面积在厚度方向随之增大,而在次日4:00时,温度小于20℃所占的面积在厚度方向随之增大,因此说明翅片高度主要影响墙体和砌块沿厚度方向的温度分布。在14:00时,温度高于34℃的面积在高度方向随着间距的增大而增大,在次日4:00时,温度低于20.8℃的区域面积在高度方向随着间距的增大而增大,因此说明翅片间距影响高度方向的温度分布。翅片厚度对温度分布的影响较小,其主要影响墙体输入和输出的热量从而影响整体蓄放热量,并且所得翅片组合形式可应用于对墙体优化的研究。第三,建立了与试验温室相同的微热管阵列相变蓄热墙体日光温室三维模型,以试验测试数据及室外气象参数为边界条件进行模拟计算。结果表明:试验结果与模拟结果具有相同的趋势,并且试验值与模拟值结果吻合,其中温室内空气温度与墙体内表面温度最大误差分别为3.3℃和6.95℃。而在整个蓄放热期间,温室内空气温度与墙体内表面温度平均相对误差分别为2.5%和3.7%。可用于后续优化计算。第四,为研究相变板厚度对温室墙体蓄/放热量及温室内空气的影响,建立了不同相变板厚度的微热管阵列相变蓄热墙体日光温室,随着相变板厚度的增加墙体蓄/放热量与蓄/放热速率均随之增加,但当相变板厚度大于40mm之后墙体蓄/放热量与蓄/放热速率基本不变,相变板厚度为40mm的墙体蓄/放热量分别为6.59MJ/m~3、3.44MJ/m~3,而无相变板的墙体蓄/放热量分别为4.72,2.37 MJ/m~3,相对分别提高了39.8%,45.5%。保温被关闭期间相变板厚度20,40,60mm的温室内温度分别为9.95,10.18,10.14℃,相对于无相变板的温室内空气温度9.58℃,分别提高了0.37,0.6,0.56℃,其增幅逐渐减小至基本不变。通过墙体不同时刻温度变化分析可得,在温度为6～7℃的部分在整个蓄/放热期间温度始终恒定,温度为7～8℃的部分温度在逐渐上升,其蓄热量虽然在提升,但由于墙体厚度过厚使得其温度波幅很快耗尽而无法传递到温室内空气,因此对温室内温度的提升贡献率小。对不同的保温被关闭时间进行优化研究,结果表明:16:30、17:00关闭保温被,夜间温室内平均温度分别为10.44,10.4℃相对于16:00关闭保温被夜间温室内平均空气温度10.18℃分别提高了0.26,0.22℃。因此适合于甘肃地区的最优保温被关闭时间段为16:30～17:00。第五,为研究相变板位置对温室墙体蓄/放热量及温室内空气的影响,以相变板厚度40mm为依据建立了2种不同相变板位置的温室,结果表明:将相变板置于温室内墙表面通过直接吸收进入温室内的太阳辐射可以吸收更多的热量,从而更好的起到“削峰”的作用,使得白天的温室内空气温度降低,在放热阶段由于相变板中储存的热量更多可以在夜间放出更多的热量用于提高温室内空气温度,从而更好的起到“填谷”的作用。其蓄热量为6.59MJ/m~3相对于将相变板置于冷凝段提高了2.62MJ/m~3,而放热量为3.44MJ/m~3,相对提高了15.1 MJ/m~3,在放热阶段温室内空气平均温度为10.13℃,相对提高了0.27℃。因此将相变板置于温室内墙表面更优。第六,为研究墙体厚度对温室墙体蓄/放热量及温室内空气的影响,建立了6种不同墙体厚度的三维温室模型,进行模拟研究,结果表明:随着墙体厚度的减小墙体蓄/放热量先增加后减小,在总厚度为590mm时达到最大值,蓄/放热量分别为8.91,4.81 MJ/m~3.。而当总厚度减小到540mm时,蓄/放热量分别为5.82,3.48 MJ/m~3,相对降低了34.7%和37.7%。在白天蓄热阶段温室墙体总厚度为590mm～810mm的温室内空气平均温度为18.28℃,而厚度为540mm的温室内空气平均温度为17.36℃,相对降低了0.92℃,而夜间放热阶段温室内空气平均温度分别为10.33,9.85℃,相对降低了0.48℃。因此墙体总厚度590mm保温板、砖层、相变板厚度分别为70mm,480mm,40mm的结构较优。第七,为研究所提出的温室结构的应用效果,建立了普通砖墙温室和MHPA墙体温室模型,并与所得墙体结构进行对比,结果表明:MHPA和相变板对温室墙体蓄/放热量,蓄/放热速率及温室内空气温度起积极作用,其中MHPA温室和MHPA相变温室墙体蓄热量分别为7.51,8.91MJ/m~3相对于普通温室分别提高了1.32,2.72MJ/m~3,而放热量分别为3.86,4.8 MJ/m~3,分别提高了0.57,1.51 MJ/m~3。而夜间温室内平均空气温度分别为9.73,10.11℃,相对于普通温室9.46℃相对提高了0.27,0.65℃本文提出了新型微热管阵列相变蓄热墙体日光温室,并对其结构进行优化研究,其结果可为甘肃地区日光温室墙体构筑提供参考。