能源紧张和气候变化等问题是目前全球关注的重点话题,节能减排受到各国政府和各界人士的高度重视。随着我国国民经济的持续飞速发展,人们对室内热舒适的要求日渐提高,同时我国城镇化建设不断推进,我国建筑能耗占总能耗的比例加速上升。建筑节能已成为我国各级政府的重点工作之一。本文提出一种新型建筑围护结构——外层定型相变与内嵌管式通风屋面（简称相变通风屋面）,在混凝土空心板外表面铺设定型相变材料,利用相变材料的潜热储热能力白天吸收太阳辐射热,夜间通过空心板的空腔引入室外低温空气进行通风,加快相变材料的放热速度并将热量带出室外,从而减小室外通过屋面传入室内的热量,降低室内空调冷负荷。本文以该屋面结构为研究对象,首先忽略屋面结构及气流沿空腔方向的温度变化,采用热阻热容网络法（RC法）建立相变通风屋面的简化动态热网模型（RC模型）,利用CFD模型的模拟结果辨识相变层RC模型的相关热阻热容参数,并对RC模型辨识结果的准确性和适用性进行分析;进一步考虑沿空腔方向的温度变化,采用传热单元数法（NTU法）建立空腔气流与屋面结构间的热交换模型,与RC模型耦合得到该屋面的动态传热模型,可用于计算通风出口温度、空腔气流带走的热量以及通过屋面的传热量。将相变通风屋面的动态传热模型嵌入到能耗模拟软件TRNSYS中,建立装有相变通风屋面的建筑模型,模拟该建筑的空调期冷负荷,分析屋面结构中相变温度、相变层厚度和通风速度对建筑空调期冷负荷的影响,基于空调期累计冷负荷最低值得出夏热冬冷武汉地区相变通风屋面的优化设计参数:相变层适宜的厚度范围为30～50mm,其中30～40mm对应的最佳相变温度为36～38℃,50mm对应的最佳相变温度为35～37℃,通风速度范围为2.5m/s～3.5m/s。分析了相变材料和夜间通风技术对建筑空调冷负荷的节能效果,非通风工况下相变通风屋面建筑的空调期累计冷负荷相比参照屋面建筑降低19.2%;当夜间通风速度为3.0m/s时,空调期累计冷负荷相比非通风工况降低22.9%。以优化结构的相变通风屋面为研究对象,研究该屋面结构的夏季热工特性。在武汉市典型设计日下,对比空腔不通风时相变通风屋面和参考屋面的模拟结果,结果表明,相变材料的应用显著增强屋面的热工性能,其延迟时间比参考屋面推迟4.5h,衰减倍数增大228.7%,当量热阻和外表面蓄热系数分别增大36.7%和22.55%,减少屋面传入室内的热量26.9%;结合夜间通风后,通过屋面传入室内的热量相对非通风工况降低了7.3%。对相变通风屋面在其他气候区的负荷特性及影响因素进行模拟分析,得到该屋面在夏热冬暖地区,寒冷地区和严寒地区的优化结构:相变层适宜的厚度分别为40～50mm、30～40mm和30～40mm,最佳相变温度分别为34～36℃、34～36℃和32～34℃,最佳通风速度均为3～4m/s,对应建筑空调期累计冷负荷相比参照屋面建筑分别降低684.87k W·h、470.77k W·h和158.39k W·h;而武汉地区降低了505.57k W·h,因此相变通风屋面在夏热冬暖地区和夏热冬冷地区的节能效果好于另两个气候区。