一、建筑設(shè)計(jì)方案

(一)、小區(qū)規(guī)劃設(shè)計(jì)概況

北京常營(yíng)小區(qū)工程位于朝陽(yáng)區(qū)常營(yíng)鄉(xiāng)，北側(cè)為規(guī)劃幺家店路，南側(cè)為規(guī)劃朝陽(yáng)北路，東側(cè)為規(guī)劃雙橋東路，西側(cè)為規(guī)劃常營(yíng)路，規(guī)劃建設(shè)用地48.67公頃，代征城市公共用地10.2公頃，已審定的總建筑面積909646m2，其中地上692042m2，地下217604m2，居住建筑608784m2(地上)，配套公建105745m2 (地上)，非配套公建58783m2 (地上)，本小區(qū)居住人口13110人，總戶數(shù)4686戶，停車數(shù)量3616輛，人均集中綠地4.18m2，綠地率37.6%。其中，在四區(qū)的404號(hào)樓應(yīng)用太陽(yáng)能技術(shù)提供生活熱水和部分用電需求。

(二)、建筑設(shè)計(jì)說(shuō)明

常營(yíng)小區(qū)404號(hào)樓為五層住宅。其頂層是帶閣樓的躍層戶型，建筑面積3337.17平方米，戶數(shù)21戶，朝向正南偏西。 以此幢住宅作結(jié)合太陽(yáng)能集熱技術(shù)建筑一體化設(shè)計(jì)。

北京市位于北緯39°57’，全年日照時(shí)數(shù)約2000~2800小時(shí)，太陽(yáng)輻射量全年平均為112—136千卡／厘米2，具有比較豐富的太陽(yáng)能資源。太陽(yáng)能對(duì)節(jié)省傳統(tǒng)能源十分有效，是綠色生態(tài)住宅的可持續(xù)能源應(yīng)用的典范。

太陽(yáng)能集熱器的優(yōu)越性早為人們所認(rèn)同，已有多年使用，但在住宅建筑中都將其視為一種設(shè)備，通常支撐或掛附在建筑物的墻面、屋面上。其特有的模樣影響了建筑的觀瞻，以至于許多地區(qū)從整頓市容的角度出發(fā)，要求拆除群眾自發(fā)安裝的太陽(yáng)能集熱裝置。

為了解決好上述問題，既有效利用太陽(yáng)能又美化建筑環(huán)境，在本工程中考慮了太陽(yáng)能集熱技術(shù)與建筑一體化設(shè)計(jì)。根據(jù)太陽(yáng)能平板集熱器坡度要求，將其與坡屋面結(jié)合設(shè)計(jì)，嵌入南坡屋面并和瓦面相平，各種管線均為暗裝(表面設(shè)可拆開擋板)與瓦屋面渾然一體。這種設(shè)計(jì)方案決定屋面防水成為技術(shù)關(guān)鍵。既要保證安裝又要排水順暢不漏雨。為此我們選擇了盆槽式汛水方式解決。汛水表面敷設(shè)“自粘防水卷材”(自愈合)滿足了瓦面交搭和設(shè)備安裝點(diǎn)的防水要求。

北京大氣環(huán)境可吸入顆粒物較多， 因此要經(jīng)常對(duì)熱板進(jìn)行清潔維護(hù)。為方便入員在坡屋面上擦洗操作，設(shè)計(jì)中在屋脊處埋設(shè)鋼管把桿(接入防雷系統(tǒng))。在其上可鉤掛軟梯和人員安全帶。

太陽(yáng)能集熱板安裝角度要求一般與北京緯度相近〔40°)形成閣樓空間、本設(shè)計(jì)中加以利用，為頂層戶型擴(kuò)充了使用空間。

本工程中使用的太陽(yáng)能集熱板和太陽(yáng)光伏電源系統(tǒng)的太陽(yáng)電池方陣都有光滑平整的表面。將其嵌入斜屋面后，為人們司空見慣的形式增加了亮點(diǎn)，豐富了天際線。

二、平板集熱器的改進(jìn)與系統(tǒng)自控系統(tǒng)

本工程采用了在國(guó)標(biāo)平板集熱器基礎(chǔ)上改進(jìn)了的“九陽(yáng)”牌平板集熱器。

為了進(jìn)一步提升平板集熱器的質(zhì)量，2000年初，北京九陽(yáng)實(shí)業(yè)公司從美國(guó)引進(jìn)了用于平板集熱器焊接的專用設(shè)備——全自動(dòng)超聲波焊接系統(tǒng)，由于采用的是低溫?zé)o介質(zhì)的焊接工藝，在不改變母材的物理、化學(xué)性質(zhì)的前提下，使平板集熱器核心部件——全紫銅板芯的焊接質(zhì)量有了一個(gè)質(zhì)的飛躍。該系統(tǒng)在保證高品質(zhì)焊接質(zhì)量的前提下每分鐘的焊接速度為4延米。同年又從德國(guó)一家公司引進(jìn)新型超強(qiáng)吸熱涂料，該涂料對(duì)太陽(yáng)光吸收率為96%，反射率僅為6%，使用25年其熱性能的衰減率不超過(guò)3%，這兩項(xiàng)新工藝新材料的應(yīng)用，使九陽(yáng)公司生產(chǎn)的平板集熱器的各項(xiàng)性能大大優(yōu)于國(guó)內(nèi)同類產(chǎn)品。九陽(yáng)還在平板太陽(yáng)熱水工程中首家進(jìn)行了系統(tǒng)壓力試驗(yàn)。

針對(duì)平板系統(tǒng)在冬季不能運(yùn)行的缺憾，九陽(yáng)公司從98年起就將它立為一個(gè)專門課題，并建立了全天候太陽(yáng)熱水系統(tǒng)測(cè)試基地，經(jīng)過(guò)反復(fù)試驗(yàn)和改進(jìn)，于99年發(fā)明了專利產(chǎn)品——雙向單流排空防凍閥，徹底解決了平板系統(tǒng)冬季不能運(yùn)行的難題。經(jīng)過(guò)幾年的工程運(yùn)行檢驗(yàn)，九陽(yáng)平板全天候太陽(yáng)熱水系統(tǒng)得到了用戶的認(rèn)可。

本工程的太陽(yáng)熱水系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則是：無(wú)人職守狀態(tài)下全天候24小時(shí)提供足量且溫度適宜而恒定的生活熱水。應(yīng)用高度自動(dòng)化的控制系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的重要保障，同時(shí)也是今后進(jìn)行自動(dòng)化數(shù)據(jù)采集，以及進(jìn)行不同控制方式和條件對(duì)比試驗(yàn)的需求。

三、經(jīng)濟(jì)技術(shù)分析

(一)、初投資分析

1、主要設(shè)備：

包括：太陽(yáng)能集熱器、排水系統(tǒng)、給水和熱水循環(huán)等水泵、氣壓罐、變頻控制柜、儲(chǔ)水罐、容積式換熱器、電腦控制器等，合計(jì)約100000元。

2、其它材料設(shè)備：

包括管材，管道附件如閥門、接頭、除污器等，保溫隔熱材料，隔聲減震材料，測(cè)量?jī)x表，傳感設(shè)備等等，合計(jì)近20000元。

3、土建費(fèi)用：

主要包括因采用太陽(yáng)能技術(shù)而增加的項(xiàng)目，合計(jì)約10000元。

4、安裝費(fèi)用：合計(jì)約15000元。

5、其它費(fèi)用：合計(jì)約5000元。

6、太陽(yáng)生活熱水系統(tǒng)初投資：合計(jì)約15萬(wàn)元。

7、折合每建筑平米造價(jià)：45元。

以上未含因采用太陽(yáng)能技術(shù)而改變?cè)?guī)劃設(shè)計(jì)所造成的損失和投入，未含因科研目的而增加的支出等，若計(jì)入約合計(jì)25萬(wàn)元。

(二)、生活熱水提供方式比較

家用太陽(yáng)

熱水器 燃?xì)饪焖?/p>

熱水器 家用電

熱水器 集中太陽(yáng)

熱水系統(tǒng) 生活熱水

鍋爐房

加熱方式 蓄熱 即熱 蓄熱 蓄熱 蓄熱換熱

適用對(duì)象 家庭 家庭 家庭 集體/家庭 集體/家庭

洗浴人數(shù) 1–3人/次 1人/次 2–3人/次 依設(shè)計(jì) 依設(shè)計(jì)

設(shè)備壽命 10–15年 5–7年 5–7年 10–15年 5–10年

安裝運(yùn)行維護(hù)使用 維修

概率高 簡(jiǎn)單 簡(jiǎn)單 較復(fù)雜 復(fù)雜

專業(yè)性強(qiáng)

占地面積

需一定

屋面空間 室內(nèi)安裝 室內(nèi)安裝 需一定

樓內(nèi)空間 專門建設(shè)

占地大

安全性

安全 有隱患 有隱患 安全 需定期

專門檢查

環(huán)境影響

無(wú)影響 影響小

本地

無(wú)影響 無(wú)影響 需定期

專門檢測(cè)

能源效率

幾近

不耗能源 大于85% 低于35% 幾近

不耗能源 70%–85%

初投資

1500–3000元/臺(tái)

1000–2000元/臺(tái)

1000–2000元/臺(tái)

40–50元/M2

30–60元/M2

運(yùn)行費(fèi)用 100元/年 550元/年 700元/年 2元/M2 6–8元/M2

可否收益 不能 不能 不能 可以 持平

經(jīng)比較可知：

對(duì)于家用燃?xì)饣螂姛崴鳎哂邪惭b和使用簡(jiǎn)單靈活的特點(diǎn)，初投資也不很高，但隨著能源問題的出現(xiàn)，天然氣費(fèi)和電費(fèi)會(huì)水漲船高，運(yùn)行費(fèi)用的壓力會(huì)逐年加大。

鍋爐房設(shè)計(jì)存在著分散鍋爐房和集中鍋爐房?jī)煞N，燃油、燃?xì)狻⑷济汉托铍姸喾N能源提供形式，容積鍋爐和即熱鍋爐設(shè)計(jì)上也有區(qū)別，一般還設(shè)計(jì)有換熱或蓄熱設(shè)備，做具體分析十分復(fù)雜。總的來(lái)說(shuō)，集中鍋爐房還有外網(wǎng)投資，且占用規(guī)劃面積，從熱損失和經(jīng)濟(jì)的角度都不很合理，除非和集中供熱一同考慮，一般不建議采用這種形式。分散鍋爐房沒有外網(wǎng)投資，但安裝在樓內(nèi)存在—定安全隱患和噪聲問題。另外鍋爐房設(shè)備集中，需專人維護(hù)，其運(yùn)行費(fèi)用也很高。

太陽(yáng)熱水技術(shù)最大的優(yōu)點(diǎn)在于應(yīng)用免費(fèi)的能源，運(yùn)行費(fèi)用很低，雖然它的初投資較高。對(duì)于分戶家庭熱水器和集中生活熱水系統(tǒng)來(lái)講，后者可以有投資受益，假設(shè)本系統(tǒng)收取水費(fèi)工10元／噸，與運(yùn)行費(fèi)用差余8元，全年大約可受益16000元，靜態(tài)投資回收年限為9.4年，在其壽命期內(nèi)基本可以收回投資。