我国的夏热冬暖地区，太阳辐射强烈，夏季炎热漫长。对于屋面，由于日照时间长，从屋顶传入室内的热量要比墙体传入室内的热量多得多。若屋面不具备良好的隔热性，有效阻止热量传入室内，炽热的屋顶将给人以强烈的烘烤感，为维持室内环境的热舒适性，常需要开启空调制冷，这就引起建筑能耗的增加。加之，现代建筑的屋面常采用热惯性小的轻质保温材料，建筑中普遍存在过热现象。因此应当采取适当的技术措施解决屋面的隔热问题。相变屋面就是基于屋面隔热的重要性提出的一种新型屋面。把相变材料安置在屋面结构中，相变材料能在固定的温度范围内发生从固态到液态的相变过程和及逆过程，利用相变过程中产生的潜热来增加屋面的热惰性，以解决屋面隔热问题。本文通过对各类相变材料特点的分析和比较，选定两种不同熔点的固体石蜡与液态石蜡按不同的混合比例配制16组复合相变材料，采用差示扫描量热法测试复合相变材料的相变温度和相变潜热。根据在屋面中使用的相变材料对相变温度和相变潜热的要求，选择了一种复合相变材料用于屋面隔热。将复合相变材料与支撑材料构成定形相变材料解决固-液相变时液相流动问题，再通过DSC实验测试定形相变材料的相变温度和相变潜热等热物性参数。本文设计了一种相变屋面砖，该屋面砖直接铺设在屋面外表面便构成了相变屋面。根据相变屋面砖的制造方法，制作了约200块相变屋面砖铺设在一实际屋面中进行隔热性能测试，并与未隔热屋面、聚苯板隔热屋面和绿化屋面进行对比分析。测试结果表明相变屋面砖的使用显著增加了未隔热屋面的隔热性，相变屋面隔热能力与绿化屋面相当，且略高于聚苯板隔热屋面。相变屋面传热过程的分析吸取了国内外相变墙体传热分析的研究经验，在其基础上进行了创新。最后本文采用Fluent软件对相变屋面传热过程进行分析，首次提出引用Fluent软件中液相率来评价相变屋面砖中相变材料的相变效果，根据传热分析结果再对相变材料相变温度和相变层厚度进行优化设计。模拟结果表明,相变屋面是一种白天隔热好、晚上散热快的新型屋面，当相变温度为33～35℃，相变厚度为35mm时，相变材料能在一天内完成一次完整的相变过程，相变潜热利用完全，且相变屋面的隔热性最佳，为相变屋面最优化设计方案。