建筑节能已成为中国社会的共识,其中建筑本体设计节能、建筑用能设备节能以及建筑能源来源节能是建筑节能的三种重要途径。目前,大部分研究者都致力于城市建筑或建筑群的研究,主要为高层住宅建筑和公共建筑,而对农村人居建筑的节能研究则较少。中国农村现代化的推进正逐步加快,不仅包括农业现代化,也包括人居环境的现代化改善;城市建筑的建设标准与节能标准、以及相关建筑节能措施已基本完善,特别对于建筑围护结构的保温技术,提升空间越来越有限;同时,随着中国农村现代化进程的加快,中国农村能源格局已发生了较大变化,农业废弃物失去了传统功能,需要更加科学合理的处理措施。针对以上问题,本文提出了将农业废弃物进行高值化应用的研究思路,以期解决农村人居环境改善、农业废弃物处理等问题。本文采用了理论分析、实验测试以及软件模拟三种研究手段,针对中国现代化农村生物质资源化与能源化综合利用展开了研究,主要研究内容及取得的研究成果如下:1.本文研究并分析了全球范围内生物质基建筑保温材料的研究现状,将1974年到2016年4月份发表的所有有关生物质基保温材料的研究成果进行了系统分析。具体包括:论文逐年发表数量——表征研究取得的进展程度;发表期刊分布情况——表征该研究方向所属的重要学科或领域;研究者国籍与地域分布特征——表征此项研究的重点国家及地区;研究者采用的主要研究方法、研究深度、测试设备以及参考标准等;针对既有研究存在的不足,提出相应的建议和措施,从而为此领域的研究者提供指导意见,并为推动该领域的发展做出了一定的贡献。2.首次提出了一种以小麦秸秆为原料、地质聚合物为粘结剂的建筑保温材料制备工艺,即将地质聚合物作为粘结剂并基于发泡成型工艺制备生物质基建筑保温材料。本研究选择北方大量存在的小麦秸秆为生物质原材料,以具有半晶态三维无机网络的地质聚合物作为矿物粘结剂(由固态硅酸铝原料与碱激发剂溶液溶解并发生聚合反应生成),探索了以双氧水为发泡剂的发泡成型工艺路线。实验测试结果表明:当小麦秸秆破碎尺寸L为0.2-3cm时,材料的导热系数约为0.1W/(m·K),密度为330-290kg/m~3,抗压强度为1.65-0.4MPa,吸水率为96%-90%,吸湿率为13%-3%;当预湿水与小麦秸秆质量比(Wp/W)为0-5时,材料的导热系数为0.096-0.11 W/(m·K),密度为300-355kg/m~3,抗压强度为1.3-0.2MPa,吸水率为86%-108%,吸湿率为13%-16%;当小麦秸秆与粘结剂质量比(W/S)为0-0.558时,材料的导热系数为0.093-0.11 W/(m·K),密度为250-380kg/m~3,抗压强度为0.5-3.2MPa,吸水率与吸湿率分别为60%-90%和10%-33%;当双氧水与粘结剂质量比(H/S)为0-0.0248时,材料的导热系数为0.185-0.09W/(m·K),密度为900-240kg/m~3,抗压强度为5.6-0.3MPa,吸水率与吸湿率分别为32%-90%与8.2%-11%。3.研究了两种规模尺度的生物质能源与资源一体化应用系统。根据所研究的生物质基保温材料制备工艺路线,材料需要一定的热量进行养护、干燥和除菌,同时考虑建筑热电用能的需求特征,提出了生物质基保温材料制备与能量生产相结合的技术思路,并借助流程模拟软件Aspen-plus平台,建立了两类系统计算模型。通过计算可得,对于燃料电池型系统,当输入生物质1550kg/h时,能制备生物质基保温材料6809-7081kg/h,同时产电316kW,并提供60℃生活热水2500kg/h;而对于燃气轮机型系统,当输入生物质23000kg/h时,能制备生物质基保温材料201396-209314kg/h,同时产电2404kW,提供60℃生活热水100000kg/h。4.提出了适合中国当代农村能源资源与环境特点的、以生物质为主的多能源耦合能源供应系统,以满足农村居住建筑以及温室大棚、牲畜圈棚等热电需求。借助流程模拟软件Aspen-plus平台完成系统的性能计算,研究了关键参数对系统性能的影响特性。研究结果表明:当生物质输入量为1500kg,且气化剂空气和水蒸气温度为400℃时,该系统的一次能源利用效率以及火用效率能分别达到88.34%和17.10%,投资回报期仅为3.48年;当空气当量比为0.25-0.55时,系统的一次能源利用率从88%降低至43%,火用效率从17%降低至8%;当气化剂水蒸气与生物质比为0.2-0.5时,系统的一次能源利用率为90%-83%,火用效率为17.1%-16.6%。本课题的研究,符合中国当下国情,具有重大的现实意义,且可以为同领域的研究者提供生物质高值化及综合应用的思路,具有一定的理论指导意义。