温室大棚在我国发展迅速,截至2016年已达208万公顷,但南方塑料大棚冬季棚温偏低,常使蔬菜生长遭受低温危害。为改善塑料大棚冬季棚内热环境,响应国家节能环保的号召,本研究在分析南方塑料大棚现状后,选取适合植物生长的有机相变材料进行实验和棚内空气温度数值模拟,对相变材料在南方塑料大棚中的全天使用策略和冬季运行策略及运行效果进行研究。本研究通过在杭州郊外建立的缩尺寸大棚实验,以控制冬季棚内空气温度在10℃以上和提高相变材料使用率为目标,确定了相变材料在南方塑料大棚的全天使用策略:黑色封装袋装相变材料白天置于自制集热装置中,可充分利用太阳能完全融化,夜间置于实验大棚中。通过相变材料和保温棉的连用可在室外最低气温为-4℃时能将棚内夜间温度始终维持在10℃以上,在室外最低气温为8℃时能将棚内夜间温度维持在15℃以上,满足耐寒蔬菜种子发芽适温需求。并通过平行对比实验证明相变材料的使用可将夜间棚内空气温度提高,减小棚内温度波动。在实验的基础上,本研究建立棚内空气温度数值模拟模型,对棚内空气进行能量平衡分析,对棚中组成部分进行非稳态导热分析,通过有限差分法进行离散化,相变材料基于等价比热容法进行计算。借用数学软件MATLAB进行编程求解出棚内空气温度,将通过数值计算模拟出的棚内空气温度和实验得到的棚内温度进行对比,验证了数值模拟模型的正确性。按照确定的棚内空气温度数值模拟模型,选取典型气象年杭州气象数据对棚内空气温度进行模拟,通过“预演法”确定模拟初始条件,以确保棚内空气温度10℃以上为研究目标,确定了相变材料在杭州塑料大棚中的冬季运行策略:3个相变材料模块和4cm厚保温棉连用。通过热负荷的计算及经济性分析可知,使用该运行策略可较电加热节能23%,回收周期为7年,小于其使用寿命10年。本研究提出了一套经济的、行之有效的南方塑料大棚中相变材料冬季运行策略,以期为改善塑料大棚内热环境、设施农业节能环保开辟一条系统化的途径。