国家体育馆屋顶和南立面幕墙中，安装着太阳能光伏发电系统。该系统有太阳能电池组件1124块，每块太阳能电池长120厘米、宽50厘米，额定峰值功率90瓦，峰值额定电压18伏。屋面有824块单晶硅太阳能电池组件，组成5条2米宽、76米长的太阳能电池方阵，南立面300块太阳能电池镶入立面双层玻璃之中。电池方阵将吸收到的太阳辐射能由专项线路统一输送到地下一层太阳能发电控制室，经过设备处理转换电能，再经专用设备并网输送到低压配电系统。经测算，国家体育馆100千瓦光伏电站设计使用寿命为25年，累计发电232万度，按1度电能平均消耗390克标准煤计算，国家体育馆太阳能电池使用25年即可节约标准煤约904.8吨，减排二氧化碳约2352.5吨、二氧化硫约21.7吨和氮氧化物约6.3吨。这种设计不仅能为建筑物遮阳、采光、挡雨，还能发电、减排粉尘和烟尘，为地下车库与广场提供照明电力。电池板与雄伟的建筑外观融为一体，直观地向市民展示利用太阳能的环保理念。
为运动员及官员提供居住、生活、训练、休闲和娱乐场所的奥运村通常是高耗能建筑，但北京奥组委却让奥林匹克森林公园南部的本届奥运村变成“节能村”。奥运村的再生水热泵冷热源系统采用热交换方式，从清河污水处理厂排入河道的再生水中提取温度能量，然后注入河道，不改变水质，不消耗水量，使排水中蕴含的能量被循环利用。这项技术使奥运村冬季采暖从再生水中提取的能量折合标准煤约3000吨，占奥运村采暖总能耗的82%；折合天然气约225万立方米，比燃煤采暖可就地减排二氧化碳7200吨，二氧化硫和氮氧化物123吨，一氧化碳4吨，粉尘33吨。
奥运村的太阳能集热管安装在屋顶花园，成为花架构件的组成部分，与屋顶花园浑然一体。这套总面积6000平方米的太阳能热水系统，能为17200名运动员提供洗浴热水，其工程规模和技术先进程度超过历届奥运会，可每年节电约500万千瓦时。在奥运村主餐厅侧面有一个300平方米区域，这是一个餐厨垃圾分类处理设备及应用展示的窗口。这个临时的垃圾微生物菌处理站中，餐厨垃圾经过微生物菌处理后，形成有机肥料和饲料，实现了垃圾的资源化处理。
奥运建筑将长久昭示北京奥运“绿色、科技、人文”三大理念，也印证一个科学发展的中国正信心百倍地走向世界。
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