随着我国现代化和城镇化的高速发展,能源消耗的需求持续增长。习近平主席在巴黎气候变化大会上提出中国将于2030年前后使二氧化碳排放达到峰值,在节能减排能源战略的大背景下,我国能源研究领域的重点是通过技术创新提高能源利用效率、发展高效清洁能源。本文提出双层相变通风屋面,该屋面的主体结构是在普通预制混凝土屋面的基础上增加了两层相变材料,在夏季利用相变材料的蓄热特性和自然冷源大大削弱室外气候对室内环境的影响,白天在室外环境作用于屋面且尚未形成冷负荷前将热量存储于高温相变材料,在夜间利用通风将热量散到室外。冬季则关闭通风管道,白天在低温相变层储存热量,夜间将储存的热量通过凝固释放到室内,可提高屋面内表面温度,减轻室内供暖负担。本文用热阻热容法建立了双层相变通风屋面结构的简化动态热网模型（RC模型）,并采用遗传算法对双层相变通风屋面的RC模型进行了参数辨识。将CFD模型的计算结果作为参考,对比分析了RC模型模拟结果的准确性,结果显示,RC模型和CFD模型的屋面内表面温度误差的最大值为0.39℃,即最大误差为1.35%。研究了RC模型单一辨识结果对不同相变温度、相变层厚度、通风速度的适用性,结果显示,屋面内表面温度误差的最大值不超过0.52℃,误差在1.75%以内。在负荷模拟软件TRNSYS中建立了带有双层相变通风屋面的建筑模型,模拟了屋面在武汉市气候条件下的全年传热过程,并建立“参照屋面”进行比较。结果显示,双层相变通风屋面在供冷期的累积冷负荷为4875.63 k W·h,与参照屋面相比降低了29.46%,在供热期的累积热负荷为1870.14 k W·h,与参照屋面相比降低了35.24%。在以武汉市为代表的夏热冬冷地区气候条件下,对双层相变通风屋面做了进一步地优化设计,研究了高温相变层、通风层和低温相变层对屋面热工性能的影响。从空调累积负荷、相变材料利用率和经济性因素考虑高温相变层的最佳相变温度范围为26～28℃,最佳厚度为30mm,最佳通风速度为2～3 m/s,低温相变层的最佳相变温度范围为15～17℃,最佳厚度为20～30mm。经过优化设计后,双层相变通风屋面与参照屋面相比,在供冷期的累积冷负荷可降低30.18%,在供热期的累积热负荷可降低35.14%。