能源自维持住宅是一种充分利用建筑节能技术和可再生能源技术实现使用过程零能耗的住宅形式。考虑中国能源严重紧缺情况,在无需达到发达国家过高居住舒适度要求(一年四季保持20~23℃)前提下,能源自维持住宅更适合于农村,尤其是偏远农村地区推广应用。针对农村住宅能源自维持需求,通过对不同地区采用不同保温隔热材料的典型农村住宅冷、热负荷模拟计算及相变蓄能技术的模块化设计,研究开发了以利用相变蓄能主动调节室内温度变化和减小太阳能集热蓄热体积和能量损失为目的的相变蓄热功能模块及其蓄热能力测试方法,模拟计算与实验结果表明:(1)热负荷过高是大多数地区住宅能耗居高不下的主要原因,采用保温性能优良的外墙结构、屋面板结构可大大降低住宅能耗;寒冷与严寒地区传统住宅和新型EPS模块住宅冬季所需日均热负荷(产热蓄热)需求均明显较高,而在夏热冬冷地区,与传统砖混结构相比,采用新型EPS模块围护结构时,其日均冷热负荷和产能蓄能需求均明显下降。(2)采用不锈钢作为容器材料,通过合理结构设计与优化,在不锈钢腔体结构中复合蛇形换热介质管,腔体结构中灌注六水氯化钙,并通过充填二氧化碳,有效防止不锈钢锈蚀,研制开发了多用途通用相变蓄能模块,可通过相变材料的蓄热与蓄冷能力,实现夏季室内温度的主动调节和冬季洗浴废水的余热利用。(3)采用普通钢作容器材料,通过合理的结构设计与优化,形成三腔体复合换热结构,并以石蜡或八水氢氧化钡为相变材料,研制开发了一种太阳能热水用墙体嵌入式相变蓄能模块,可实现太阳能产热与蓄热的分体式安装,并减少和有效利用蓄热过程中的热量损失。(4)利用能量守恒原理,设计开发了相变蓄能模块蓄热能力的直接测试方法,避免了采用间接法测试蓄热能力时,需对模块进行破拆和报废等问题,测试结果表明其实测蓄热量与理论蓄热量误差较小,一般小于5%。(5)夏热冬冷和夏热冬暖地区传统砖混结构和不同地区新型EPS模块结构住宅日均冷热负荷较低,易通过使用太阳能技术配合相变蓄热模块满足日均能耗需求,但寒冷与严寒地区如北京、哈尔滨和西安地区住宅的热负荷明显较高,需集成多项节能措施,辅助相变蓄热功能模块的应用促进能源自维持。