本发明公开了一种基于充气水膜柔性集热屋顶换热的太阳能保温空间及控制方法，包括密闭空间，密闭空间内下方设置保温水池、上方设置集热屋顶，所述集热屋顶为双层膜棚顶，所述双层膜棚顶的内外膜之间形成双层膜封闭空间，双层膜膜间连接气源为其充气，保温水池通过管道与双层膜膜间连接，将保温水池的水输入双层膜之间换热并形成循环；本发明系利用太阳辐射黑体吸热效应，在密闭双层膜内积蓄太阳辐射热能，通过喷淋循环换热，提高水池水温，通过智能控制装置实现对水池水加热控制。本发明解决了大跨度圆拱形屋面实现低成本太阳能集热的问题，结构简单，重量轻，架设跨度大，成本低，能够充分利用太阳能辐射热升温，水池保温好，水分不易蒸发散失。