一、 基本的概念：
零能源建筑(zero energy consumption buildings)，是不消耗常规能源建筑，完全依靠太阳能或者其它可再生能源。从节能建筑、绿色建筑、生态建筑、可持续性理念到最近的低碳，共同的目标都是为了降低二氧化碳的排放量。零能源建筑的概念早已提出，许多欧美国家如瑞士、加拿大及德国都已有实验零能源建筑，日本也开始在建筑中结合零能源概念，但距实用还有相当大的距离。
目前中国住宅建设过程中，耗能达到总能耗的20%以上，耗水占城市用水32%，城市用地中的30%用于住宅，耗用的钢材占全国用钢量20%，水泥用量占全国总用量的17.6%。住宅建设的物耗水平与发达国家相比，钢材消耗高出10%～25%，卫生洁具的耗水量高达30%以上。
中国资源、环境的约束要求传统的住宅建设方式必须改变，十二五规划明确指出，要大力发展“节能省地型”住宅。随着城镇化进程和生活水平的提高，一方面住宅建设的任务还很繁重；另一方面，又面临着越来越严峻的资源、环境、生态压力。
本住宅的主视图：
二、 本住宅的节能措施：
1 墙体材料：添加泡沫玻璃的粉煤灰砌块砖。
1.1 粉煤灰**
粉煤灰砖是以粉煤灰、石灰为主要原料，掺加适量石膏、外加剂和集料等，经坯料配制、轮碾碾练、机械成型、水化和水热合成反应而制成的空心粉煤灰砖。制品的颜色为本色，即青灰色，和青色粘土砖相似，也可根据用户需要加入颜料做成多种彩色砖。
关于粉煤灰砌块的隔热性能，如果夏季在室内装设空调，墙体面临的是不稳定传热，则室内隔热和保温需要分别考虑。此时，影响隔热的指标主要是导温系数和表面蓄热系数。粉煤灰砌块的导温系数很小，它阻止热流和温度波透过的能力强，通过粉煤灰砌块维护结构的热流量小，衰减倍数大，延迟时间长，与传统材料相比，在相同厚度条件下，粉煤灰砌块土内表面平均温度和波动温度均较小。
对夏季隔热要求而言，导热系数的良性影响是主要的，表面蓄热系数负面的影响是次要的。所以，综合作用的结果，对于不使用空调依靠自然降温的建筑，粉煤灰砌块的隔热性能仍略好于传统的黏土砖及普通的混凝土等传统建材。
用制备了一种粉煤灰胶体保温蓄能砖（pcm砖），基材砖体以工业废料粉煤灰和硅酸钠为主要原料制备，砖体内部填充定量的水合盐相变储能包覆材料后，制备成了一种新型复合储能建材pcm砖。对砖体进行了48小时的**环境热学性能试验，与普通红砖进行对比，当环境温度升高时，pcm砖温度升高幅度明显小于普通砖，比同时刻的普通砖温度低5℃，比环境温度低18℃；当环境温度降低时，pcm砖温度降低幅度明显小于普通砖，比同时刻的普通砖温度高2℃，比环境温度高7℃。试验结果表明，由于贮能的作用，pcm砖起到了调整温度热波动的作用。
热流的波动幅度被削弱，作用的时间被推后，将温度变化维持在较小的范围内，作为保温墙体材料进行使用。
外墙采用混凝土自保温复合承重砌块砌筑，混凝土自保温复合承重砌块墙体的传热系数k≤0.47w/（m2·k），超过了黑龙江省节能50%的标准。内隔墙、屋顶的山墙等均采用190厚的混凝土承重砌块。
屋面板采用复合保温楼板，采用10～15mm厚度的现浇钢筋混凝土楼板，上面铺设厚度100mm的泡沫混凝土，密度为18kg/m3。复合保温楼板或现浇的屋面板，其传热系数为k≤0.40w/（m2·k）。
屋顶面板上面是中空玻璃结构的两面流水的坡屋顶。
混凝土自保温复合砌块的特点。
1)施工速度快：混凝土自保温复合砌块在砌筑建筑主体的的同时，也完成了保温施工，而现行的建筑主体完成后，还要进行二次保温施工，混凝土自保温砌块的施工速度快。
2)保温性能好；混凝土自保温砌块的保温板上下、左右形成一个整体保温墙体，彻底阻断了冷桥。
3)耐久性能好：混凝土自保温复合砌块的保护层厚度为30mm的密实混凝土，混凝土保护层把聚苯保温板严密的保护起来，形成了一个密闭的空间，有效的防止了聚苯保温材料受到外界紫外线的照射和化学物质的侵蚀，同时混凝土面层又把聚苯保温板与空气隔开，防止了聚苯板的氧化，这就大大的增强了聚苯保温材料的耐久性，基本上可以与建筑物同寿命。
4)耐火性能好：不论在施工过程中还是在使用的过程中，都不会发生火灾，确保建筑物的安全性。
5)工程造价低：在建筑过程中缩短施工周期；减少砌筑砂浆的使用量；还免去了在建筑物的使用寿命期限内，需要重复做外墙外保温的麻烦与额外的费用；减轻了物业和广大业主的经济负担。
6) 机械一次复合成型：聚苯保温板、混凝土保护面层和混凝土空心砌块三者是通过保温砌块成型机一次复合而成的混凝土自保温砌块，根本不需要人工二次插入复合，大大提高了工作效率，减少废品率。
1.2 泡沫玻璃（foam glass）：
泡沫玻璃也称多孔玻璃，是一种气孔率在80%以上，由均匀气孔组成的玻璃。它是一种含有无数封闭气泡由玻璃泡壁组成的轻质玻璃材料。其原料**可以是石英质矿物，也可以废弃玻璃制品。
泡沫玻璃是一种性能优越的具有重量轻、导热系数小、吸水率小、不燃烧、不霉变、强度高、耐腐蚀、无毒、物理化学性能稳定等轻质高强建筑材料和装饰材料，又称为多孔玻璃，其内部充满无数开口或闭口的小气孔，气孔的面积占总体积的80%~90%，孔径大小为0.5~5mm，也有的小到几微米，泡沫玻璃以其无机硅酸盐材质和独立的封闭微小气孔汇集了不透气、不燃烧、防啮防蛀、耐酸耐碱（氢氟酸除外）、无毒、无放射性、化学性能稳定、易加工而且不变形等特点，使用寿命等同于建筑物使用寿命，是一个既安全可靠又经久耐用的建筑节能环保材料。泡沫玻璃的主要原料通常是碎玻璃，可使用的酸性火山熔岩类物质，如火山灰、浮石、珍珠岩、黑曜岩、高炉矿渣等。
与目前在建筑工程中使用的保温材料相比较，泡沫玻璃具有独特的特点，用于屋面，能形成永久性的保温隔热层，而且，由于其优良的耐候性，适合于倒置式屋面的保温隔热层。采用聚合物水泥砂浆粘结并勾缝后，还可形成一道完整的防水层，起到防水作用。用于外墙时，可直接采用聚合物水泥砂浆粘贴，施工方便，如采用彩色泡沫玻璃，既起到保温隔热作用，又可做为装饰材料，是一举多得的好办法。
泡沫玻璃用于屋面的保温隔热层时，由于它不吸水、不吸湿、用水泥砂浆粘铺后，水份不可能进入，所以不会造成防水层的起鼓破坏现象，不需作排气孔，也不存在长久使用后性能下降的问题。它有一定强度，不易被压缩，用于倒置式屋面、斜坡屋面、种植屋面等新型屋面型式，是其它任何保温材料都无法比拟的。泡沫玻璃用于墙体保温隔热，减薄墙体厚度，节约能源更是首屈一指，而且间接地扩大了建筑使用面积，减轻了建筑物的自重。
施工时用普通水泥砂浆或聚合物水泥砂浆粘贴，粘贴力强。并把它作外墙涂料面层，只要在泡沫玻璃层外抹一层水泥砂浆找平即可。
2 电能的**：
风光互补发电系统：是由风力发电机组配合光伏电池组件组成，通过专用的控制逆变器，将风力发电机输出的低压交流电整流成直流电，并与光伏电池组件输出的直流电汇集在一起，充入蓄电池组，实现稳压、蓄能和逆变全过程，为用户提供稳定的交流电源。该产品具有大功率、经济实用、可不间断用电等优点。
主要用于电网覆盖不到及小系统不能满足的边防海岛、山区、牧区等。风光互补发电系统是利用风能和太阳能资源的互补性，具有较高性价比的一种新型能源发电系统，具有很好的应用前景。风光互补发电系统主要由风力发电机组、太阳能光伏电池组、控制器、蓄电池、逆变器、交流直流负载等部分组成，系统结构图见附图。
该系统是集风能、太阳能及蓄电池等多种能源发电技术及系统智能控制技术为一体的复合可再生能源发电系统。
2.1 风力发电：
风能作为一种清洁的可再生能源，越来越受到世界各国的重视。特别是东北地区本身的地理优势使得这里几乎整年都有巨大的风能资源可以利用，尤其是到了冬季风的等级和强度达到最高，如果利用风能发电来取暖、供电等就可以很好的解决日常的生活之需。因此本住宅从这点出发，很好的结合农村的实际情况利用风能发电。
本住宅使用水平轴风力发电机：水平轴风力发电机的风轮围绕一个水平轴旋转，风轮轴与风向平行，风轮上的叶片式径向安装的，与旋转轴垂直，并与风轮的旋转平面成一角度（称为安装角）。风轮叶片数目为1~4片（大多为2片和3片），他在高速运行时有较高的风能利用率，但启动时需要较高的风速。
此小型风力发电系统效率很高，但它不是只由一个发电机头组成的，而是一个有一定科技含量的小系统：风力发电机＋充电器＋数字逆变器。风力发电机由机头、转体、尾翼、叶片组成。
每一部分都很重要，各部分功能为：叶片用来接受风力并通过机头转为电能；尾翼使叶片始终对着来风的方向从而获得最大的风能；转体能使机头灵活地转动以实现尾翼调整方向的功能；机头的转子是永磁体，定子绕组切割磁力线产生电能。风力发电机因风量不稳定，故其输出的是13～25v变化的交流电，须经充电器整流，再对蓄电瓶充电，使风力发电机产生的电能变成化学能。
然后用有保护电路的逆变电源，把电瓶里的化学能转变成交流220v市电，才能保证稳定使用。风力发电机只是给电瓶充电，而由电瓶把电能贮存起来，人们最终使用电功率的大小与电瓶大小有更密切的关系。功率的大小更主要取决于风量的大小，而不仅是机头功率的大小。
2.2 太阳能电池板：
太阳能电池板是太阳能发电系统中的核心部分，也是太阳能发电系统中价值最高的部分。其作用是将太阳能转化为电能，或送往蓄电池中存储起来，或推动负载工作。太阳能电池板的质量和成本将直接决定整个系统的质量和成本。
太阳能发电系统由太阳能电池组、太阳能控制器、蓄电池（组）组成。如输出电源为交流220v或 110v，还需要配置逆变器。各部分的作用为：
（一）太阳能电池板：太阳能电池板是太阳能发电系统中的核心部分，也是太阳能发电系统中价值最高的部分。其作用是将太阳的辐射能力转换为电能，或送往蓄电池中存储起来，或推动负载工作。
太阳能电池板的质量和成本将直接决定整个系统的质量和成本。
（二）太阳能控制器：太阳能控制器的作用是控制整个系统的工作状态，并对蓄电池起到过充电保护、过放电保护的作用。在温差较大的地方，合格的控制器还应具备温度补偿的功能。
其他附加功能如光控开关、时控开关都应当是控制器的可选项。
（三）蓄电池：一般为铅酸电池，小微型系统中，也可用镍氢电池、镍镉电池或锂电池。其作用是在有光照时将太阳能电池板所发出的电能储存起来，到需要的时候再释放出来。
四）逆变器：在很多场合，都需要提供220vac、110vac的交流电源。由于太阳能的直接输出一般都是12vdc、24vdc、48vdc。
为能向220vac的电器提供电能，需要将太阳能发电系统所发出的直流电能转换成交流电能，因此需要使用dc-ac逆变器。在某些场合，需要使用多种电压的负载时，也要用到dc-dc逆变器，如将24vdc的电能转换成5vdc的电能（注意，不是简单的降压）。
三、相变储能系统：
相变材料（phase change materials，pcm）或称相变储能材料，它属于能源材料的范畴。广义来讲，是指能被利用其在物态变化时所吸收（放出）的大量热能用于能量储存的材料。狭义来说，是指那些在固-液相变时，储能密度高，性能稳定，相变温度适合和性价比优良，能够被用于相变储能技术的材料。
相变储能技术是利用相变材料在相变过程中等温释放的相变潜热通过盛装相变材料的元件，将能量储存起来，待需要时再把能量通过一定的方式释放出来供用户使用。
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