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(chǎn)開發(fā)建設領域應用綠色科技，建造綠色住居產(chǎn)品方興未艾。作為北京奧運會奧運村和國家體育館的開發(fā)、規(guī)劃和建設單位，國奧投資發(fā)展有限公司在推進我國綠色建筑事業(yè)進程中，在利用新能源、新技術，為綠色建筑事業(yè)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(jīng)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(fā)展有限公司帶著綠色建筑、節(jié)能減排、健康住居的房地產(chǎn)開發(fā)成果，形成了健康地產(chǎn)、旅游地產(chǎn)、體育地產(chǎn)、商業(yè)地產(chǎn)、保障性住房等“五大板塊”的房地產(chǎn)開發(fā)態(tài)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(xiāng)村、國奧城”為品牌，構筑了國奧品牌的系列產(chǎn)品線。

在國家將節(jié)能減排作為國策的背景下，建筑的節(jié)能占據(jù)重要地位，其中在太陽能的使用方面，還有很大的發(fā)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(huán)境的和諧統(tǒng)一。北京國奧村的優(yōu)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(fā)太陽能小區(qū)的開發(fā)商一些借鑒，特別是在北京這樣冬季更長的地區(qū),更需要房地產(chǎn)企業(yè)在開發(fā)之前需要做什么準備,在開發(fā)過程中需要注意什么,后續(xù)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(fā)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(qū)之前，貴公司做了哪些準備？比如對小區(qū)規(guī)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(tǒng)規(guī)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(tǒng)，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(xiàn)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(qū)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(guī)模是6000平方米，約合平米造價6000余元。夏季日產(chǎn)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(qū)入住率較低，太陽能熱水設備系統(tǒng)不能充分發(fā)揮效力，處于維持平衡狀態(tài)，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(huán)立管的戶內(nèi)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(jù)您所知，目前北京市的住宅小區(qū)，太陽能發(fā)熱、發(fā)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(tǒng)？分戶集熱分戶使用？各種方式的優(yōu)劣勢是什么？

徐亞柯：據(jù)我所知，北京市的住宅小區(qū)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(tǒng)采用集中方式與分散式對比的優(yōu)缺點是：第一，集中式系統(tǒng)的設備投資總體規(guī)?？梢园捶逯?0%的使用系數(shù)考慮，總投資相對節(jié)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(tǒng)一般有專業(yè)運營單位，設備系統(tǒng)能夠得到較好的維護，運行相對穩(wěn)定，而分散式難以達到統(tǒng)一的維護，故障率會高一些。第三，集中式系統(tǒng)在入住率、使用率低的工況下，運行的經(jīng)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(tǒng)。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?？傊?，熱水收費問題是關鍵。所以，無論是開發(fā)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(qū)的太陽能發(fā)電方式，多應用于路燈，白天光伏發(fā)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(fā)電不儲電，白天太陽能發(fā)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(jié)約系統(tǒng)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(tǒng)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(chǎn)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(yōu)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(chǎn)項目應用是在了解產(chǎn)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(tǒng)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(chǎn)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(chǎn)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(xiàn)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(jié)能、可靠性、價格？還請您能具體介紹各自的優(yōu)劣勢并作比較。

徐亞柯：真空管集熱器：優(yōu)點是產(chǎn)品歷史悠久，產(chǎn)品形式多，真空熱管產(chǎn)品價格較高，透光性好，冬季熱效率高，產(chǎn)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(tǒng)效率高壽命長，適合做大型集中系統(tǒng)，可以有效解決太陽能系統(tǒng)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(chǎn)品壽命相對差，容易損壞。

平板集熱器：產(chǎn)品差異很大，優(yōu)質的平板集熱器，優(yōu)點是抗凍性好，產(chǎn)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(chǎn)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(chǎn)品有很好的發(fā)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(shù)地區(qū)都適合使用太陽能。只是在霧都重慶、成都盆地區(qū)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(qū)域劃分中屬于二類末地區(qū)，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(qū)，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(tǒng)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(nèi)外，中國和國外主流太陽能產(chǎn)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(chǎn)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(chǎn)品仍然為真空管太陽能產(chǎn)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(chǎn)品壽命能否與建筑同步

記者：根據(jù)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(chǎn)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(chǎn)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(guī)定的太陽能產(chǎn)品使用壽命，是產(chǎn)品壽命的最低標準，就像汽車一樣，有規(guī)定的報廢年限，但如果平時維護保養(yǎng)得好，到期仍能通過驗車，還可繼續(xù)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(tǒng)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(fā)現(xiàn)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(chǎn)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(jīng)常檢查系統(tǒng)，觀察系統(tǒng)壓力、溫度是否正常，檢查系統(tǒng)是否有泄漏、真空管是否有損壞。檢查系統(tǒng)中各種設備是否對損壞的設備及時更換，對發(fā)現(xiàn)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(tǒng)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(qū)，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(qū)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(qū)，無論是既有小區(qū)或新建小區(qū)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(jīng)驗的單位進行前期的統(tǒng)籌規(guī)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(qū)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(tǒng)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(yè)管理的范圍，使居民享受專業(yè)化的服務，有利于保證太陽能熱水系統(tǒng)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(fā)熱、發(fā)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(tǒng)特點。

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

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

系統(tǒng)采用分區(qū)集熱集中儲熱的系統(tǒng)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(tǒng)使用的主要設備有太陽能光伏發(fā)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(fā)電監(jiān)控系統(tǒng)等設備。光伏發(fā)電板安裝的安裝工藝和要求為，集熱板安裝應結合當?shù)鼐暥群桶踩珵橹鳌?/p>

記者：在北京國奧村的開發(fā)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(tǒng)建設過程中，設計單位按設計規(guī)范在屋頂?shù)募療峁苈吩O置了相應的高點排氣閥，但是在初期運行中屢屢發(fā)生汽堵現(xiàn)象，致使熱水流量不穩(wěn)定，溫度下降。解決的方法是：在太陽能熱水系統(tǒng)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(huán)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?shù)募療崞?，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(yǎng)。不要在屋頂私搭亂建，拆毀太陽能系統(tǒng)設施。