本发明公开了一种水气膜换热耦合空气能的双效太阳能温室及环控方法，包括内水循环系统、水气膜温室大棚、温湿调控系统，水气膜温室大棚包括种植区和换热区，换热区安装缓冲膜、水气膜、卷帘膜和齿条开窗，温湿调控系统包括安装在种植区的水地源热泵、水气换热器和风机，内水循环系统包括冷水箱、热水箱、喷淋装置和集水槽，本发明通过水源热泵和水气膜换热系统的耦合，建立了新的连接和循环方法。该系统以水源热泵为增益辅助手段，实现温室效应太阳能的补充集热，提升了水气膜换热效率和温室加温能力，大幅提升了温室集热能力和水源热泵的能效比，主动除湿能力和应对阴雨不良天气的能力，应用范围广泛。