北京国奥村太阳能应用及解决方案

○ 冯京津 张 耀 曾慧娟

编者按：北京奥运会后，我国房地产开发建设领域应用绿色科技，建造绿色住居产品方兴未艾。作为北京奥运会奥运村和国家体育馆的开发、规划和建设单位，国奥投资发展有限公司在推进我国绿色建筑事业进程中，在利用新能源、新技术，为绿色建筑事业服务的广泛实践中，在继承绿色奥运建设成果、推广绿色奥运经验建设中，均走出了一条富有国奥特色的绿色建筑之路。如今，国奥投资发展有限公司带着绿色建筑、节能减排、健康住居的房地产开发成果，形成了健康地产、旅游地产、体育地产、商业地产、保障性住房等“五大板块”的房地产开发态势，并先后在北京、重庆、成都、银川、桂林等地，以“国奥村、国韵村、国惠村、国奥乡村、国奥城”为品牌，构筑了国奥品牌的系列产品线。

在国家将节能减排作为国策的背景下，建筑的节能占据重要地位，其中在太阳能的使用方面，还有很大的发展空间。北京国奥村项目作为中国奥运工程的一张绿色名片，追求着人文、建筑、环境的和谐统一。北京国奥村的优势非常多，本文主要对北京国奥村在太阳能应用方面进行介绍，主要是想给后来越来越多想或者准备开发太阳能小区的开发商一些借鉴，特别是在北京这样冬季更长的地区,更需要房地产企业在开发之前需要做什么准备,在开发过程中需要注意什么,后续的维护怎么办等方面，要有一个更切近实际的设计和实施。带着这些问题，记者采访了国奥投资发展有限公司总工程师徐亚柯。

关注点一：投入和运营成本

记者：在准备做太阳能小区之前，贵公司做了哪些准备？比如对小区规划、整体设计上的要求考虑。

徐亚柯：首先对照申奥承诺，要求设计系统规模，能满足14000名入住运动员的洗浴热水，全部使用太阳能。

第二、以燃气锅炉作为全额备用热源设备系统，承担每年约20%—30%的阴天补热。保证奥运期间各国运动员和奥运会后居民的正常使用。

第三、项目特别注重了太阳能设施与建筑一体化。太阳能集热器水平放置在每栋楼屋顶花园的混凝土结构花架上，成为花架遮阳构件的组成部分，完全实现了太阳能设施与建筑美观的完美结合。

记者：北京国奥村在太阳能方面的投入费用大概有多少？在运营成本方面，不知道我们小区采用的何种计热方式？从2008年入住以来，运营成本和效果怎样？

徐亚柯：北京国奥村在太阳能设备方面的投入约4000万元，总体规模是6000平方米，约合平米造价6000余元。夏季日产热水600000升，可供12000—14000人的洗浴热水用量，完全满足了奥运会的使用需求，由于是满负荷运转，运行效率很好。奥运会后太阳能热水能力有较大富余，同时，由于小区入住率较低，太阳能热水设备系统不能充分发挥效力，处于维持平衡状态，但居民生活舒适度非常好。央视曾做采访，居民夸赞北京国奥村的太阳能热水打开热水龙头很快就能出热水（央视视频《15秒出热水》）。

北京国奥村采取在热水循环立管的户内水平支管出口处安装IC卡热水流量表的方式，计量每户居民的热水使用量，按热水计价收费。

记者：据您所知，目前北京市的住宅小区，太阳能发热、发电分别采用的是什么运营方式？集中集热分户使用？中央太阳能热水系统？分户集热分户使用？各种方式的优劣势是什么？

徐亚柯：据我所知，北京市的住宅小区的太阳能热水多采取分户的分散式或分单元的相对集中方式，采用集中方式的非常少，北京国奥村采用集中方式是基于符合奥运设计大纲的要求。太阳能热水系统采用集中方式与分散式对比的优缺点是：第一，集中式系统的设备投资总体规模可以按峰值70%的使用系数考虑，总投资相对节约，而分户式则需要100%的每户配置，总投资相对较大。第二，集中式系统一般有专业运营单位，设备系统能够得到较好的维护，运行相对稳定，而分散式难以达到统一的维护，故障率会高一些。第三，集中式系统在入住率、使用率低的工况下，运行的经济性无可避免的比较差；而分散式则具有较好的运行灵活性，局部故障不会影响整个系统。第四，集中式提供的太阳能热水一般是要收费，而分散式则属于居民自家管理范围，不涉及收费问题，运营方式相对简单。总之，热水收费问题是关键。所以，无论是开发建设单位或居民，多倾向于采用分散方式，以减少运营麻烦。

北京住宅小区的太阳能发电方式，多应用于路灯，白天光伏发电储存，晚上作为路灯电力。这种方式我认为不合理，我的观点是发电不储电，白天太阳能发的电，直接输送给没有自然采光条件的地下车库，做照明用电，减少白天用电高峰，省去蓄电池，节约系统投资。我们在国家体育馆建设了100千瓦的与建筑一体化的太阳能光伏电站，采取的就是这种系统方式。

关注点二：平板与真空管

记者：目前，太阳能市场品牌繁多，光热产品真空管和平板也分成了两个阵营，各说各的好。不知道北京国奥村当时是如何选择的？

徐亚柯：的确，真空管和平板各有优势，也各有缺点，各有其相对合理的适用性，是相辅相承的关系，不是哪种绝对的好或绝对的不好，不应该相互对立。某个房地产项目应用是在了解产品特性和项目特性，科学合理的选择问题，不相互排斥。

北京国奥村的太阳能设备系统资金使用的是意大利政府提供的国际赠款，相应使用的是意大利厂商提供的真空热管产品，它的特点是采光面不受太阳入射角的限制，能与建筑一体化有很好地结合。这种产品继在奥运村使用后，在上海世博会大巴停车场的遮阳棚和广州亚运会的亚运村都有使用，成为“三大盛会”体现可再生能源利用的亮点项目之一。

记者：您怎么评价这两者的节能、可靠性、价格？还请您能具体介绍各自的优劣势并作比较。

徐亚柯：真空管集热器：优点是产品历史悠久，产品形式多，真空热管产品价格较高，透光性好，冬季热效率高，产品不受太阳入射角限制，能与建筑立面及阳台有较好的结合，系统效率高寿命长，适合做大型集中系统，可以有效解决太阳能系统冻裂、过热等问题。全玻璃真空管集热器，造价相对低，适合做单户使用，缺点是抗冻性及产品寿命相对差，容易损坏。

平板集热器：产品差异很大，优质的平板集热器，优点是抗冻性好，产品寿命长，易维护，外观整齐美观。缺点是造价相对高，初期投入大，冬季集热效率相对低，产品与建筑立面的结合方式有待提高。总之，平板集热器是后起之秀，技术进步的潜力较大，我个人很希望平板式集热器产品有很好的发展，更好地适应太阳能与建筑一体化的需要。

记者：在南方和北方，因为气候关系，太阳能的使用是不是也存在很大不同？那么，在北京，通过哪些方式才能保证太阳能的全年使用？

徐亚柯：凡是有阳光的地方都可以使用太阳能，我国地域辽阔，纬度差别大，也就是离赤道的远近距离差别大，造成的气温差别大。但是，南方和北方阳光的日照光线强度差别不大，都有明亮的阳光。太阳能集热器是把太阳能的光能转换成热能。我国不分南北，大多数地区都适合使用太阳能。只是在雾都重庆、成都盆地区域，云层聚集不易流动，遮挡光线。所以，这些日照条件差的地方不适合用太阳能。我国东北、华北、青藏、云南，不分南北，对太阳能的使用不存在很大的差异。

北京在我国太阳能区域划分中属于二类末地区，每年每平米日照能量约5000多兆焦，是中上等水平，是比较适合使用太阳能的地区，应当把这种不花钱的能量利用起来。在北京保证太阳能的全年使用，首先，必须大力推广太阳能设施与建筑一体化，这是最基本应用的条件。第二，北京住宅建筑高层建筑较多，屋面面积不够用，应当大力推广南侧外墙立面安装太阳能集热器。第三，北京可利用太阳能天气占70%，不但要注重太阳能系统的采热功能，还要注重储热功能的匹配。在冬季晴阴交替的气候条件下，晴天储存的热水够一到两天阴天的使用，再加上储热水箱里辅助电加热，就可以达到全年利用太阳能了。

记者：在国内外，中国和国外主流太阳能产品的比例各自是怎样的？比如中国用真空管、平板的比例是多少？日本、希腊、德国等国家又是怎样的？

徐亚柯：全玻璃真空管是本世纪80年代初由清华大学研制出来的产品，后来，成为中国市场的主要应用形式。所以，目前在中国主流产品仍然为真空管太阳能产品。真空管占90%左右市场份额，平板占10%。而在其他国家，基本上都以平板集热器为主。在德国等欧洲太阳能光热应用较好的国家，真空热管集热器和平板集热器的市场份额接近。

关注点三：产品寿命能否与建筑同步

记者：根据国家标准，真空管的使用寿命只有10年，平板的是15年。针对产品寿命问题，北京国奥村项目有什么解决办法？

徐亚柯：建筑寿命是70年，产品不可能与建筑同寿命，就像电梯一样，到了报废年限需要使用公共维修基金进行更换。国标规定的太阳能产品使用寿命，是产品寿命的最低标准，就像汽车一样，有规定的报废年限，但如果平时维护保养得好，到期仍能通过验车，还可继续使用。太阳能集热器也是这个道理。北京国奥村的太阳能热水系统强调对人员的培训与管理，建立巡视维护制度。特别是冬季，及时发现和维修局部故障，避免造成大面积冻害是至关重要的。随着使用年限的检验巡查逐步更换。

记者：各自的寿命要想更长，需要注意哪些方面？包括前期、使用中、维护等各方面。

徐亚柯：各种不同的集热器产品要想维持更长的使用寿命，前期要进行合理的设计，针对用户的用水特点设计合理的运行策略，配置合理的设备，选择合适的管径等。使用时则需要经常检查系统，观察系统压力、温度是否正常，检查系统是否有泄漏、真空管是否有损坏。检查系统中各种设备是否对损坏的设备及时更换，对发现的问题及时处理。通过合理设计、施工和后期运营管理，可以使太阳能系统寿命极大延伸。

记者：北京国奥村如何做到太阳能与建筑一体化，既美观又实用？对北京的其它住宅小区，您有什么建议？有什么需要特别注意的地方？。

徐亚柯：北京国奥村采用的真空热管式集热器，在每一根真空管里的吸热膜片，都是按北京地区太阳的最佳入射角设置的水平放置角度，所以它能够成为屋顶花架构件的组成部分，一物两用，一体结合、美观实用。

我认为在北京地区，无论是既有小区或新建小区都有条件进行太阳能光热或光电利用。第一、关键是要请邀请有应用经验的单位进行前期的统筹规划与设计，力戒居民五花八门，随意安装，破坏建筑美观。第二，同一小区要选用同一品牌，便于维修。第三，要注重高层建筑南立面的太阳能利用，建设一批示范工程，推动太阳能与建筑一体化的广泛应用。第四，以分户的点对点系统方式为宜。第五，分户式的太阳能设施维护与管理，也应当纳入物业管理的范围，使居民享受专业化的服务，有利于保证太阳能热水系统的使用寿命

关注点四：安装工艺

记者：针对北京国奥村的太阳能发热、发电，请具体介绍一下使用的主要设备、安装工艺、安装要求和系统特点。

徐亚柯：北京国奥村太阳能系统使用的主要设备有太阳能集热系统、储热系统、供水系统、智能控制系统等。

安装工艺主要有集热器的模块化安装，循环管道采用的是氩气保护焊接技术，所有室外管道均采用环保材料作为保温层等。

系统采用分区集热集中储热的系统形式，具有防冻、防过热、防结露、防雹、抗风、抗震等特点。

北京国奥村太阳能光电系统使用的主要设备有太阳能光伏发电板、光伏蓄电池、逆变器、防雷接线箱、直流配电柜、交流配电柜、光伏发电监控系统等设备。光伏发电板安装的安装工艺和要求为，集热板安装应结合当地纬度和安全为主。

记者：在北京国奥村的开发中，太阳能利用与建筑物的结合主要存在了哪些管理、设备或者技术上的障碍？是怎么解决的？

徐亚柯：在北京国奥村的太阳能热水系统建设过程中，设计单位按设计规范在屋顶的集热管路设置了相应的高点排气阀，但是在初期运行中屡屡发生汽堵现象，致使热水流量不稳定，温度下降。解决的方法是：在太阳能热水系统的地下机房管路里加装真空脱气机，这种设备能把管路里循环水中含的气泡打碎，把气体迅速排出管道，消除汽堵。

对于放置在屋顶的集热器，要特别加强对顶层居民的管理和教育，告诫他们爱护太阳能设施。要配合巡视人员的检查和保养。不要在屋顶私搭乱建，拆毁太阳能系统设施。