国奥村太阳能热水系统工程简析
1项目概述
国奥村又名奥运村公寓（见图1），位于北京市朝阳区北辰西路与科荟路交汇处西南角，由42栋6、9层板楼组成。奥运村工程于2005年6月底开工，2007年12月竣工。该项目总建筑面52万m2，其中地上建筑面积40万m2，共有住房1800 套，奥运会期间是各国体育代表团的住地，可容纳17000人，是展示绿色奥运的重要场所，赛后将成为高档绿色居住区。该项目分为四个建筑群，屋顶总面积约50000m2，设计有屋顶绿植花园，与做成遮阳凉棚的太阳能水平集热管，能有很好的美观结合。根据居住人数计算，需要安装约6000m2的太阳能热水系统，同时以先进的冷凝锅炉做热水保障系统，是一个世界先进、绿色环保、综合效果很好的可再生能源利用项目。
图1国奥村
国奥村应用了包含太阳能热水系统在内的多项新能源技术，安装于18栋楼面的太阳能热水系统由德国Obermyer设计公司设计，北京天虹园方设计院、北京市城建设计院负责深化。阿里斯顿热能产品（中国）有限公司提供产品和相关技术支持，北京市城建安装集团公司实施的一个多方合作的太阳能热水项目。
在北京市环境保护局和意大利环境领土与海洋部的组织下，意大利阿里斯顿热能产品（中国）有限公司（以下简称“阿里斯顿”）和国奥投资发展有限公司于2005年11月9日在北京人民大会堂签署了奥运村太阳能热水项目的执行协议。阿里斯顿作为北京奥运村太阳能热水项目的意方委托执行单位开始更加紧密的和国奥公司及两个北京市城市建筑设计院及天鸿园方设计院进行配合工作。
2气候参数
北京的气候为典型的暖温带半湿润大陆性季风气候，夏季高温多雨，冬季寒冷干燥，春、秋时间短。以2007年为例，全年平均气温14.0℃（北京市气象局）。1月-7℃到4℃，7 月25℃到26℃。极端最低-27.4℃，极端最高42℃以上。全年无霜期180d到200d，西部山区较短。2007年平均降雨量483.9mm，为华北地区降雨最多的地区之一。降水季节分配很不均匀，全年降水的80%集中在夏季6、7、8三个月，7、8月有大雨。北京地区气候参数（见表1）。
3系统设计及创新
3.1系统设计
项目设计依据欧洲先进太阳能应用理念，严格遵照欧标EN12975和EN12976，同时也结合了中国的实际应用条件和项目的自身特点。系统原理见图2。
图2 系统原理
国奥村太阳能热水系统非常复杂，经过多位国内外专家多次反复论证，最终的太阳能循环回路确定采用闭式承压循环回路，全系统分为集热系统，储热系统，换热系统，供热系统，辅热系统，防冻系统，散热系统等7个子系统。所有系统的控制均以温度控制为主，辅之以压力和辐照强度控制。系统实际效果见图3。
图3实际效果
4产品参数
该项目选用的产品为国际先进的真空直流热管产品，考虑到奥运村的品质，定位和产品安装在屋顶花园与建筑相结合等多种因素，最终选择了由阿里斯顿自己研发的真空直流热管和配套的集热器作为该系统的配套产品。
直流式太阳能集热管可以达到高达80%的热效率。由于直流式太阳能集热管独特的设计使太阳能直流集热管可以水平安装，同时可以根据现场情况调整集热器角度。
由于系统有很高的效率, 所以该系统能提供生活用热水，可以辅助采暖。直流管内的循环介质与太阳能集热管是分离的，一旦玻璃集热管破损直流管内的循环介质也不会泄漏影响系统的运行；而中国传统开放式太阳能系统却有这样的弱点, 一旦玻璃集热管破损管内的循环介质就会泄漏掉, 这样不仅浪费了能源同时重新灌装系统要较长时间。
太阳能集热器水平安装可以达到最佳的太阳能与建筑相结合效果，可以成为建筑物的一个亮点。达到80%的集热效率，远高于传统的太阳能产品。
系统温度可以控制，不但可以避免水温低用户不能洗浴同时可以有效的避免系统过热,一旦系统过热产生水垢,不但会降低系统水质量同时会降低系统效率。
太阳能热水可以达到欧洲饮用水标准。系统寿命长可以保证10年，同时系统运行和维护费用低国奥村太阳能热水。
5经济效益
奥运村太阳能热水系统节电减排计算：
奥运村总日产热水：370t/d 折减系数：70%；
生产1t热水耗电：52.3kW·h
一年：365d；
发一度电燃标煤：390g；
1t煤产生二氧化碳：2.6t；
奥运村4266m2集热器一年产生的热量（考虑管道损失后）为：497kW·h。
由上可知：
太阳能集热器面积6000m2；
奥运赛时每天可提供400t热水；
每年可节省电力497kW·h；
每年可减少二氧化碳排放3800t。
6后期使用维护
奥运会后，奥运村1800多套住房将经过改造，成为高档住宅。改造期或将长达一年。为了保证改造期间太阳能系统的维护，系统设置了防冻方案。温度过低，辅助热源反向加热，使集热区域保持一定温度。系统装备风冷冷却器，作为太阳能系统的过热保护，彻底解决太阳能过热隐患。在奥运村太阳能热水系统项目之前，中国虽然已成为世界上利用太阳能热水系统最广泛的国家之一，但太阳能光热设备如何与住宅结合，尤其是在高层建筑中如何有效运用，仍是一个难点。奥运村的太阳能热水系统不仅在国内非常前沿，在世界上也处于领先地位。
