发展生态宜居节能住宅是社会主义新民居建设的一个重要内容。我国拥有非常富的太阳能资源,利用地域太阳能资源优势发展被动式太阳能建筑,是推进乡村建筑节能的重要举措。然而,太阳能具有间歇性和不稳定性的特点,易造成室内热环境波动过大。与一般显热性材料不同,相变储能材料具有储热密度高、蓄放热过程等温等优点。发展相变储能墙体,对缓解太阳能建筑室内热能在时间与空间上供需失配问题,具有积极作用。本文将相变储能墙体应用于被动式太阳能采暖建筑设计中,以期解决室内热舒适提升与节能减排的矛盾。通过对拉萨地区既有乡村建筑进行实地测试,掌握了乡村建筑围护结构构造特征与相应的热工参数,以及当地乡村住宅的室内热环境状况。针对室内空气温度偏低、温度波幅大等缺点,提出将相变储能墙体与太阳能采暖建筑结合的构想,以提升室内热环境质量。本研究基于显热容法推导出相变储能墙体的传热方程,以COMSOL软件为平台建立相变储能墙体的传热模型,分析相变储能墙体的热特性。结合影响相变储能墙体传热性能的主要因素,建立相变储能墙式太阳能采暖建筑模型,探究相变温度、相变潜热值等因素变化对室内热环境的影响。研究得到的成果如下:(1)基于COMSOL软件构建四种构造方式下的墙体几何模型和网格划分模型,并对墙体传热过程进行模拟计算,以室内空气温度为评价指标选择合适的墙体构造,发现相变材料层布置于墙体内侧时,室内热环境的调温效果最好。(2)为探究相变储能墙体的蓄热能力,以相变温度和相变材料层厚度为双因素变量,以内表面温度波幅比、内表面温度峰值时差、蓄热量作为评判标准,确定相变储能墙体的传热特性。将相变储能墙体和普通墙体内表面温度与热流密度进行对比,分析在静态/动态边界条件下相变温度和相变材料层厚度对相变储能墙体热特性的影响,发现相变材料可以降低内壁面温度波动、延迟温度峰值的出现时间和提高墙体的蓄热能力。(3)本研究以拉萨地区和银川地区为例,对太阳能建筑相变储能墙体热工参数及厚度的适宜性进行分析。拉萨地区的适宜相变温度为13～15℃,银川地区的适宜相变温度为12～14℃。相变材料的潜热值是影响相变复合墙体蓄热能力的重要影响之一。与银川地区相比,等值增加相变墙体潜热值时,拉萨地区太阳能建筑所形成的墙体蓄热量增量更大。由此表明,对于太阳辐射强度高的地区相变潜热值增加所产生的蓄热量更为显著。在拉萨地区,相变材料层的适宜厚度为30mm;在银川地区,相变材料层的适宜厚度为20mm。(4)对于应用相变储能墙体的建筑,不同布置方案对室内热环境的调节效果不同。在三面墙体中使用相变材料时,西向、南向和北向使用相变材料对于室内温度的调节效果最好,与四面墙体全部使用相变材料的调节效果相近。在两面墙体和一面墙体中使用相变材料时,相变材料对室内热环境起到了一定的调节作用,但仍然无法满足室内的热舒适要求。(5)在拉萨地区,优化前的采暖期不舒适度时数为1962℃·h,优化后的采暖期不舒适度时数为1065℃·h,优化后相比于优化前采暖期不舒适度时数减少了 45.7%,过于舒适度时数和冷不舒适度时数分别减少了 22.8%和44.9%。在银川地区,优化前的采暖期不舒适度时数为2038℃·h,优化后的采暖期不舒适度时数为1307℃·h,优化后相比于优化前的采暖期不舒适度时数减少了 35.9%,冷不舒适度时数和过于舒适度时数分别减少了37.3%和14.6%。由此可见,在冬季自然运行的条件下,通过优化可以使室内温度最低值得到显著提高,热环境得到明显的改善,同时降低了能源消耗。通过本文的研究以期对相变材料在太阳能建筑中的应用提供有益的理论参考。