北京國奧村太陽能應用及解決方案

○ 馮京津 張 耀 曾慧娟

編者按：北京奧運會后，我國房地產開發建設領域應用綠色科技，建造綠色住居產品方興未艾。作為北京奧運會奧運村和國家體育館的開發、規劃和建設單位，國奧投資發展有限公司在推進我國綠色建筑事業進程中，在利用新能源、新技術，為綠色建筑事業服務的廣泛實踐中，在繼承綠色奧運建設成果、推廣綠色奧運經驗建設中，均走出了一條富有國奧特色的綠色建筑之路。如今，國奧投資發展有限公司帶著綠色建筑、節能減排、健康住居的房地產開發成果，形成了健康地產、旅游地產、體育地產、商業地產、保障性住房等“五大板塊”的房地產開發態勢，并先后在北京、重慶、成都、銀川、桂林等地，以“國奧村、國韻村、國惠村、國奧鄉村、國奧城”為品牌，構筑了國奧品牌的系列產品線。

在國家將節能減排作為國策的背景下，建筑的節能占據重要地位，其中在太陽能的使用方面，還有很大的發展空間。北京國奧村項目作為中國奧運工程的一張綠色名片，追求著人文、建筑、環境的和諧統一。北京國奧村的優勢非常多，本文主要對北京國奧村在太陽能應用方面進行介紹，主要是想給后來越來越多想或者準備開發太陽能小區的開發商一些借鑒，特別是在北京這樣冬季更長的地區,更需要房地產企業在開發之前需要做什么準備,在開發過程中需要注意什么,后續的維護怎么辦等方面，要有一個更切近實際的設計和實施。帶著這些問題，記者采訪了國奧投資發展有限公司總工程師徐亞柯。

關注點一：投入和運營成本

記者：在準備做太陽能小區之前，貴公司做了哪些準備？比如對小區規劃、整體設計上的要求考慮。

徐亞柯：首先對照申奧承諾，要求設計系統規模，能滿足14000名入住運動員的洗浴熱水，全部使用太陽能。

第二、以燃氣鍋爐作為全額備用熱源設備系統，承擔每年約20%—30%的陰天補熱。保證奧運期間各國運動員和奧運會后居民的正常使用。

第三、項目特別注重了太陽能設施與建筑一體化。太陽能集熱器水平放置在每棟樓屋頂花園的混凝土結構花架上，成為花架遮陽構件的組成部分，完全實現了太陽能設施與建筑美觀的完美結合。

記者：北京國奧村在太陽能方面的投入費用大概有多少？在運營成本方面，不知道我們小區采用的何種計熱方式？從2008年入住以來，運營成本和效果怎樣？

徐亞柯：北京國奧村在太陽能設備方面的投入約4000萬元，總體規模是6000平方米，約合平米造價6000余元。夏季日產熱水600000升，可供12000—14000人的洗浴熱水用量，完全滿足了奧運會的使用需求，由于是滿負荷運轉，運行效率很好。奧運會后太陽能熱水能力有較大富余，同時，由于小區入住率較低，太陽能熱水設備系統不能充分發揮效力，處于維持平衡狀態，但居民生活舒適度非常好。央視曾做采訪，居民夸贊北京國奧村的太陽能熱水打開熱水龍頭很快就能出熱水（央視視頻《15秒出熱水》）。

北京國奧村采取在熱水循環立管的戶內水平支管出口處安裝IC卡熱水流量表的方式，計量每戶居民的熱水使用量，按熱水計價收費。

記者：據您所知，目前北京市的住宅小區，太陽能發熱、發電分別采用的是什么運營方式？集中集熱分戶使用？中央太陽能熱水系統？分戶集熱分戶使用？各種方式的優劣勢是什么？

徐亞柯：據我所知，北京市的住宅小區的太陽能熱水多采取分戶的分散式或分單元的相對集中方式，采用集中方式的非常少，北京國奧村采用集中方式是基于符合奧運設計大綱的要求。太陽能熱水系統采用集中方式與分散式對比的優缺點是：第一，集中式系統的設備投資總體規模可以按峰值70%的使用系數考慮，總投資相對節約，而分戶式則需要100%的每戶配置，總投資相對較大。第二，集中式系統一般有專業運營單位，設備系統能夠得到較好的維護，運行相對穩定，而分散式難以達到統一的維護，故障率會高一些。第三，集中式系統在入住率、使用率低的工況下，運行的經濟性無可避免的比較差；而分散式則具有較好的運行靈活性，局部故障不會影響整個系統。第四，集中式提供的太陽能熱水一般是要收費，而分散式則屬于居民自家管理范圍，不涉及收費問題，運營方式相對簡單。總之，熱水收費問題是關鍵。所以，無論是開發建設單位或居民，多傾向于采用分散方式，以減少運營麻煩。

北京住宅小區的太陽能發電方式，多應用于路燈，白天光伏發電儲存，晚上作為路燈電力。這種方式我認為不合理，我的觀點是發電不儲電，白天太陽能發的電，直接輸送給沒有自然采光條件的地下車庫，做照明用電，減少白天用電高峰，省去蓄電池，節約系統投資。我們在國家體育館建設了100千瓦的與建筑一體化的太陽能光伏電站，采取的就是這種系統方式。

關注點二：平板與真空管

記者：目前，太陽能市場品牌繁多，光熱產品真空管和平板也分成了兩個陣營，各說各的好。不知道北京國奧村當時是如何選擇的？

徐亞柯：的確，真空管和平板各有優勢，也各有缺點，各有其相對合理的適用性，是相輔相承的關系，不是哪種絕對的好或絕對的不好，不應該相互對立。某個房地產項目應用是在了解產品特性和項目特性，科學合理的選擇問題，不相互排斥。

北京國奧村的太陽能設備系統資金使用的是意大利政府提供的國際贈款，相應使用的是意大利廠商提供的真空熱管產品，它的特點是采光面不受太陽入射角的限制，能與建筑一體化有很好地結合。這種產品繼在奧運村使用后，在上海世博會大巴停車場的遮陽棚和廣州亞運會的亞運村都有使用，成為“三大盛會”體現可再生能源利用的亮點項目之一。

記者：您怎么評價這兩者的節能、可靠性、價格？還請您能具體介紹各自的優劣勢并作比較。

徐亞柯：真空管集熱器：優點是產品歷史悠久，產品形式多，真空熱管產品價格較高，透光性好，冬季熱效率高，產品不受太陽入射角限制，能與建筑立面及陽臺有較好的結合，系統效率高壽命長，適合做大型集中系統，可以有效解決太陽能系統凍裂、過熱等問題。全玻璃真空管集熱器，造價相對低，適合做單戶使用，缺點是抗凍性及產品壽命相對差，容易損壞。

平板集熱器：產品差異很大，優質的平板集熱器，優點是抗凍性好，產品壽命長，易維護，外觀整齊美觀。缺點是造價相對高，初期投入大，冬季集熱效率相對低，產品與建筑立面的結合方式有待提高?？傊?，平板集熱器是后起之秀，技術進步的潛力較大，我個人很希望平板式集熱器產品有很好的發展，更好地適應太陽能與建筑一體化的需要。

記者：在南方和北方，因為氣候關系，太陽能的使用是不是也存在很大不同？那么，在北京，通過哪些方式才能保證太陽能的全年使用？

徐亞柯：凡是有陽光的地方都可以使用太陽能，我國地域遼闊，緯度差別大，也就是離赤道的遠近距離差別大，造成的氣溫差別大。但是，南方和北方陽光的日照光線強度差別不大，都有明亮的陽光。太陽能集熱器是把太陽能的光能轉換成熱能。我國不分南北，大多數地區都適合使用太陽能。只是在霧都重慶、成都盆地區域，云層聚集不易流動，遮擋光線。所以，這些日照條件差的地方不適合用太陽能。我國東北、華北、青藏、云南，不分南北，對太陽能的使用不存在很大的差異。

北京在我國太陽能區域劃分中屬于二類末地區，每年每平米日照能量約5000多兆焦，是中上等水平，是比較適合使用太陽能的地區，應當把這種不花錢的能量利用起來。在北京保證太陽能的全年使用，首先，必須大力推廣太陽能設施與建筑一體化，這是最基本應用的條件。第二，北京住宅建筑高層建筑較多，屋面面積不夠用，應當大力推廣南側外墻立面安裝太陽能集熱器。第三，北京可利用太陽能天氣占70%，不但要注重太陽能系統的采熱功能，還要注重儲熱功能的匹配。在冬季晴陰交替的氣候條件下，晴天儲存的熱水夠一到兩天陰天的使用，再加上儲熱水箱里輔助電加熱，就可以達到全年利用太陽能了。

記者：在國內外，中國和國外主流太陽能產品的比例各自是怎樣的？比如中國用真空管、平板的比例是多少？日本、希臘、德國等國家又是怎樣的？

徐亞柯：全玻璃真空管是本世紀80年代初由清華大學研制出來的產品，后來，成為中國市場的主要應用形式。所以，目前在中國主流產品仍然為真空管太陽能產品。真空管占90%左右市場份額，平板占10%。而在其他國家，基本上都以平板集熱器為主。在德國等歐洲太陽能光熱應用較好的國家，真空熱管集熱器和平板集熱器的市場份額接近。

關注點三：產品壽命能否與建筑同步

記者：根據國家標準，真空管的使用壽命只有10年，平板的是15年。針對產品壽命問題，北京國奧村項目有什么解決辦法？

徐亞柯：建筑壽命是70年，產品不可能與建筑同壽命，就像電梯一樣，到了報廢年限需要使用公共維修基金進行更換。國標規定的太陽能產品使用壽命，是產品壽命的最低標準，就像汽車一樣，有規定的報廢年限，但如果平時維護保養得好，到期仍能通過驗車，還可繼續使用。太陽能集熱器也是這個道理。北京國奧村的太陽能熱水系統強調對人員的培訓與管理，建立巡視維護制度。特別是冬季，及時發現和維修局部故障，避免造成大面積凍害是至關重要的。隨著使用年限的檢驗巡查逐步更換。

記者：各自的壽命要想更長，需要注意哪些方面？包括前期、使用中、維護等各方面。

徐亞柯：各種不同的集熱器產品要想維持更長的使用壽命，前期要進行合理的設計，針對用戶的用水特點設計合理的運行策略，配置合理的設備，選擇合適的管徑等。使用時則需要經常檢查系統，觀察系統壓力、溫度是否正常，檢查系統是否有泄漏、真空管是否有損壞。檢查系統中各種設備是否對損壞的設備及時更換，對發現的問題及時處理。通過合理設計、施工和后期運營管理，可以使太陽能系統壽命極大延伸。

記者：北京國奧村如何做到太陽能與建筑一體化，既美觀又實用？對北京的其它住宅小區，您有什么建議？有什么需要特別注意的地方？。

徐亞柯：北京國奧村采用的真空熱管式集熱器，在每一根真空管里的吸熱膜片，都是按北京地區太陽的最佳入射角設置的水平放置角度，所以它能夠成為屋頂花架構件的組成部分，一物兩用，一體結合、美觀實用。

我認為在北京地區，無論是既有小區或新建小區都有條件進行太陽能光熱或光電利用。第一、關鍵是要請邀請有應用經驗的單位進行前期的統籌規劃與設計，力戒居民五花八門，隨意安裝，破壞建筑美觀。第二，同一小區要選用同一品牌，便于維修。第三，要注重高層建筑南立面的太陽能利用，建設一批示范工程，推動太陽能與建筑一體化的廣泛應用。第四，以分戶的點對點系統方式為宜。第五，分戶式的太陽能設施維護與管理，也應當納入物業管理的范圍，使居民享受專業化的服務，有利于保證太陽能熱水系統的使用壽命

關注點四：安裝工藝

記者：針對北京國奧村的太陽能發熱、發電，請具體介紹一下使用的主要設備、安裝工藝、安裝要求和系統特點。

徐亞柯：北京國奧村太陽能系統使用的主要設備有太陽能集熱系統、儲熱系統、供水系統、智能控制系統等。

安裝工藝主要有集熱器的模塊化安裝，循環管道采用的是氬氣保護焊接技術，所有室外管道均采用環保材料作為保溫層等。

系統采用分區集熱集中儲熱的系統形式，具有防凍、防過熱、防結露、防雹、抗風、抗震等特點。

北京國奧村太陽能光電系統使用的主要設備有太陽能光伏發電板、光伏蓄電池、逆變器、防雷接線箱、直流配電柜、交流配電柜、光伏發電監控系統等設備。光伏發電板安裝的安裝工藝和要求為，集熱板安裝應結合當地緯度和安全為主。

記者：在北京國奧村的開發中，太陽能利用與建筑物的結合主要存在了哪些管理、設備或者技術上的障礙？是怎么解決的？

徐亞柯：在北京國奧村的太陽能熱水系統建設過程中，設計單位按設計規范在屋頂的集熱管路設置了相應的高點排氣閥，但是在初期運行中屢屢發生汽堵現象，致使熱水流量不穩定，溫度下降。解決的方法是：在太陽能熱水系統的地下機房管路里加裝真空脫氣機，這種設備能把管路里循環水中含的氣泡打碎，把氣體迅速排出管道，消除汽堵。

對于放置在屋頂的集熱器，要特別加強對頂層居民的管理和教育，告誡他們愛護太陽能設施。要配合巡視人員的檢查和保養。不要在屋頂私搭亂建，拆毀太陽能系統設施。