作为一个人口大国,农业发展始终是社会经济增长的关键点。当前能源危机的加剧,自然灾害频发,环境污染加剧,使节能可靠的日光温室热湿调控系统引起了广泛关注。在此背景下,本文开展了土壤——空气换热器的研究。土壤作为该换热系统蓄放热的最主要载体,其土壤内部的热湿分布将直接影响换热器运行效果。为此,本文探究了日光温室土壤——空气换热系统在运行中,非饱和土壤蓄放热过程的热湿耦合迁移规律。土壤中的温度和湿度场之间相互影响,温度梯度将促使土壤空隙中湿分的移运,湿分的迁移又将带走热量引起温度的变化。针对这一复杂问题,运用Fluent软件建立了,水平换热管周围非饱和土壤中热湿耦合传递的双场驱动模型,将温度梯度、土水势作为湿分迁移的驱动力,模拟非饱和土壤蓄放热过程中温湿度的动态分布。为直观探究土壤蓄热过程中三维的热湿耦合作用,模拟了各向同性的非饱和土壤温湿度动态分布,对温湿度之间相互耦合作用进行了分析;之后建立了日光温室中农耕土壤湿度分层模型,打破了前人对土壤各向同性的认识,并分析了湿度分层对换热运行的影响。最后,将热湿耦合模型与纯导热模型进行对比,指出湿分迁移引起的能量变化。结果表明,温湿度场的分布密切相关。在土壤中温度梯度作用下,土壤中的湿分沿温度梯度反方向迁移,并依次堆积形成湿峰。各向同性土壤中,距管中心距离相同的各点,同时出现湿峰。管内空气温度越高,湿度峰值越明显。在各向异性的分层土壤中,其土壤水平方向的温湿度分布与竖直方向明显不同。土壤含水率的差别导致土壤热物性的改变。在竖直方向上土壤含湿量差别较大,土壤中水分的分布更容易受到初始水分分层的影响,在湿度梯度和温度梯度共同作用下产生明显移运。在自然状态下运行土壤空气换热器,土壤空气换热器温度和湿度影响半径均小于0.5米范围,且在换热过程中,土壤温度的变化有明显的延时效应。随着与换热管距离的增加,温度变化的延时效应越明显。同样也表明,在换热器正常运行中,为避免管间相互影响,则需保证管间距大于1米。与纯导热模型对比,非饱和土壤中湿分迁移引起的热量的转移,使土壤获得更大的蓄放热能力。