CN110289803A - 一种采用光伏发电的高效型太阳能建筑 - Google Patents

一种采用光伏发电的高效型太阳能建筑 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种采用光伏发电的高效型太阳能建筑，包括底座、主体、清洗机构和两个光伏机构，清洗机构包括水箱、输水泵、输水管、开口和清洗组件，清洗组件包括升降单元、升降板、平移单元、平板、清洗泵、抽水管、调节单元和两个清洗单元，光伏机构包括竖板、光伏板、调向组件、回流组件、固定板和两个侧板，回流组件包括回流管、密封板和转动单元，该采用光伏发电的高效型太阳能建筑通过光伏机构可调整光伏板的方向，使得两个光伏机构中的光伏板均正对太阳光，提高发电量，并可在清洗或者降雨时收集水流，利用清洗机构实现对光伏板的全面清洗，节约水资源，进一步提高了该太阳能建筑的实用性。

Description

一种采用光伏发电的高效型太阳能建筑
技术领域
本发明涉及太阳能光伏应用领域，特别涉及一种采用光伏发电的高效型太阳能建筑。
背景技术
太阳能光伏建筑是应用太阳能发电的一种新概念，是太阳能光伏系统与现代建筑的完美结合，在建筑结构外表面铺设光伏组件提供电力，将太阳能发电系统与屋顶、天窗、幕墙等建筑融合为一体，建筑绿色环保住宅。
现有的太阳能光伏建筑中，光伏板通常都是固定安装在屋顶的两侧，导致在实际应用过程中，屋顶两侧的太阳能板始终有一侧无法正对太阳光，进而降低了发电量，不仅如此，太阳光光伏建筑长期使用后，表面容易积灰，降低光伏板接收的太阳光量，从而降低发电效率，而对光伏板进行清洗时，需要人们攀爬至屋顶，不仅工作危险，而且清洗过程中，清洗的水流夹杂灰尘向下流动，容易落在建筑物的侧面，当这些废水流经窗户时，还会在窗户上留下污浊的痕迹，影响建筑物的美观，进而降低了现有的太阳能光伏建筑的实用性。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：为了克服现有技术的不足，提供一种采用光伏发电的高效型太阳能建筑。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种采用光伏发电的高效型太阳能建筑，包括底座、主体、清洗机构和两个光伏机构，所述主体固定在底座的上方，所述清洗机构设置在两个光伏机构之间，所述清洗机构和光伏机构均设置在主体的顶部，所述主体内设有PLC；
所述清洗机构包括水箱、输水泵、输水管、开口和清洗组件，所述开口设置在主体的顶部，所述水箱的顶部的外周与开口的内壁固定连接，所述输水泵固定在水箱的上部的一侧，所述输水泵与输水管的一端连通，所述输水管的另一端依次穿过主体的底部和底座，所述清洗组件设置在在水箱的上方，所述清洗组件包括升降单元、升降板、平移单元、平板、清洗泵、抽水管、调节单元和两个清洗单元，所述升降单元与升降板传动连接，所述平移单元位于升降板的上方，所述平移单元与平板传动连接，所述调节单元和清洗单元均设置在平板的下方，所述调节单元位于两个清洗单元之间，所述清洗单元与光伏机构一一对应，所述清洗泵固定在平板的下方，所述清洗泵通过抽水管与水箱的底部连通；
所述光伏机构包括竖板、光伏板、调向组件、回流组件、固定板和两个侧板，所述竖板固定在水箱的上方，所述固定板和侧板均固定在主体的上方，所述光伏板与竖板的顶部铰接，所述回流组件设置在主体的顶部，所述调向组件与光伏板传动连接，所述回流组件包括回流管、密封板和转动单元，所述回流管的一端与主体的顶部连通，所述回流管的另一端与水箱的一侧连通，所述密封单元盖设在回流管上，所述转动单元与密封单元传动连接，所述水箱内设有滤网，所述滤网位于回流管的下方，所述水箱的一侧设有排水管，所述排水管的远离水箱的一端设置在主体的下部的一侧，所述排水管内设有阀门，所述阀门与PLC电连接。
作为优选，为了控制升降板的升降移动，所述升降单元包括第一电机、丝杆、套管和两个限位单元，所述第一电机固定在水箱的上方，所述第一电机与PLC电连接，所述第一电机与丝杆的底端传动连接，所述丝杆的顶端设置在套管内，所述套管的与丝杆的连接处设有与丝杆匹配的螺纹，所述套管固定在升降板的下方，所述限位单元设置在竖板上。
作为优选，为了实现升降板的稳定升降移动，所述限位单元包括限位环、限位杆和限位块，所述限位块通过限位杆固定在升降板的下方，所述限位环固定在竖板上，所述限位环套设在限位杆上。
作为优选，为了带动平板进行平移，所述平移单元包括传送带和两个驱动单元，两个驱动单元通过传送带相互连接，所述平板固定在传送带的下方，所述驱动单元包括第二电机、轴承、转轴和滚筒，所述第二电机和轴承均固定在平板的上方，所述第二电机与PLC电连接，所述第二电机与转轴的一端传动连接，所述转轴的另一端设置在轴承内，所述滚筒同轴固定在滚筒上。
作为优选，为了实现对光伏板全面的清洗，所述调节单元包括气缸，所述气缸的缸体竖直向下固定在平板的下方，所述清洗单元包括调节杆、支杆、喷头和清洗管，所述调节杆的一端与平板铰接，所述调节杆的另一端与喷头固定连接，所述喷头通过清洗管与清洗泵连通，所述气缸的气杆通过支杆与调节杆铰接，所述气缸与PLC电连接。
作为优选，为了调节光伏板的方向，所述调向组件包括第三电机、第一连杆和第二连杆，所述第三电机固定在竖板上，所述第三电机与PLC电连接，所述第三电机与第一连杆传动连接，所述第一连杆通过第二连杆与光伏板铰接。
作为优选，为了带动密封板移动，所述转动单元包括第四电机、横板和弹簧，所述第四电机固定在主体的上方，所述第四电机与PLC电连接，所述第四电机与横板的一端传动连接，所述密封板通过弹簧设置在横板的另一端的下方，所述弹簧处于压缩状态。
作为优选，为了实现密封板与横板的同步移动，所述弹簧的两侧设有定向杆，所述定向杆固定在密封板的上方，所述横板套设在定向杆上。
作为优选，为了检测是否发生降雨，所述固定板的上方设有雨滴传感器，所述雨滴传感器与PLC电连接。
作为优选，为了方便滤网上的杂质从排水管排出，所述滤网倾斜设置，所述滤网的靠近排水管的一端的高度小于滤网的另一端的高度。
本发明的有益效果是，该采用光伏发电的高效型太阳能建筑通过光伏机构可调整光伏板的方向，使得两个光伏机构中的光伏板均正对太阳光，提高发电量，并可在清洗或者降雨时收集水流，利用清洗机构实现对光伏板的全面清洗，节约水资源，进一步提高了该太阳能建筑的实用性。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明的采用光伏发电的高效型太阳能建筑的结构示意图；
图2是本发明的采用光伏发电的高效型太阳能建筑的清洗机构的结构示意图；
图3是图2的A部放大图；
图4是本发明的采用光伏发电的高效型太阳能建筑的光伏机构的结构示意图；
图5是图4的B部放大图；
图中：1.底座，2.主体，3.水箱，4.输水泵，5.输水管，6.升降板，7.平板，8.竖板，9.光伏板，10.固定板，11.侧板，12.回流管，13.密封板，14.滤网，15.排水管，16.第一电机，17.丝杆，18.套管，19.限位环，20.限位杆，21.限位块，22.传送带，23.第二电机，24.轴承，25.转轴，26.滚筒，27.气缸，28.调节杆，29.支杆，30.喷头，31.清洗管，32.第三电机，33.第一连杆，34.第二连杆，35.第四电机，36.横板，37.弹簧，38.定向杆，39.雨滴传感器，40.清洗泵，41.抽水管。
具体实施方式
现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。
如图1所示，一种采用光伏发电的高效型太阳能建筑，包括底座1、主体2、清洗机构和两个光伏机构，所述主体2固定在底座1的上方，所述清洗机构设置在两个光伏机构之间，所述清洗机构和光伏机构均设置在主体2的顶部，所述主体2内设有PLC；
PLC，即可编程逻辑控制器，它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程，其实质是一种专用于工业控制的计算机，其硬件结构基本上与微型计算机相同，一般用于数据的处理以及指令的接收和输出，用于实现中央控制。
该太阳能光伏建筑中，底座1固定安装在地面上，主体2固定在底座1的上方，在主体2上方的两侧，通过光伏机构可进行光伏发电，提供主体2内部电力设施运行所需的电能，在两个光伏机构之间，通过设置清洗机构便于对光伏机构中的光伏板9进行清洗，去除光伏板9上的灰尘，从而提高光伏机构的光伏发电效率，进而提高了设备的实用性。
如图2-3所示，所述清洗机构包括水箱3、输水泵4、输水管5、开口和清洗组件，所述开口设置在主体2的顶部，所述水箱3的顶部的外周与开口的内壁固定连接，所述输水泵4固定在水箱3的上部的一侧，所述输水泵4与输水管5的一端连通，所述输水管5的另一端依次穿过主体2的底部和底座1，所述清洗组件设置在在水箱3的上方，所述清洗组件包括升降单元、升降板6、平移单元、平板7、清洗泵40、抽水管41、调节单元和两个清洗单元，所述升降单元与升降板6传动连接，所述平移单元位于升降板6的上方，所述平移单元与平板7传动连接，所述调节单元和清洗单元均设置在平板7的下方，所述调节单元位于两个清洗单元之间，所述清洗单元与光伏机构一一对应，所述清洗泵40固定在平板7的下方，所述清洗泵40通过抽水管41与水箱3的底部连通；
PLC控制清洗机构中的输水泵4启动，可通过输水管5从地下抽取水源，输送至水箱3中，供清洗组件向两侧的光伏机构清洗提供水源，清洗组件运行时，通过升降单元带动升降板6向上移动，使得平板7下方的清洗单元中的喷头30对准光伏板9，并通过平移单元带动平板7移动，同时，PLC控制清洗泵40启动，通过抽水管41抽取清水，输送至喷头30，使得喷头30移动过程中，向光伏板9喷射水流进行清洗，利用调节单元调节清洗单元的水流喷射方向，实现对光伏板9全面的清洗，保证清洗效果，便于恢复光伏板9的发电效率。
如图4-5所示，所述光伏机构包括竖板8、光伏板9、调向组件、回流组件、固定板10和两个侧板11，所述竖板8固定在水箱3的上方，所述固定板10和侧板11均固定在主体2的上方，所述光伏板9与竖板8的顶部铰接，所述回流组件设置在主体2的顶部，所述调向组件与光伏板9传动连接，所述回流组件包括回流管12、密封板13和转动单元，所述回流管12的一端与主体2的顶部连通，所述回流管12的另一端与水箱3的一侧连通，所述密封单元盖设在回流管12上，所述转动单元与密封单元传动连接，所述水箱3内设有滤网14，所述滤网14位于回流管12的下方，所述水箱3的一侧设有排水管15，所述排水管15的远离水箱3的一端设置在主体2的下部的一侧，所述排水管15内设有阀门，所述阀门与PLC电连接。
光伏机构中，通过竖板8、固定板10和两个侧板11形成一个包围区间，防止清洗光伏板9时，水流落在建筑物上的窗户玻璃上，影响建筑物的清洁外观，在进行清洗或者发生降雨时，转动单元带动密封板13移动，使得密封板13离开回流管12，而后清洗光伏板9的水流或者打在光伏板9上的雨水顺着光伏向下落在主体2的上方，通过回流管12进入到水箱3内，利用水箱3中的滤网14对水流进行过滤后，清洗泵40从底水箱3的底部抽取水流，供喷头30清洗光伏板9，从而节约了水资源，避免每次清洗时需要输水泵4通过输水管5抽取地下水流进行清洗。而在平时，转动单元带动密封板13转动，盖住回流管12，防止回流管12表面积灰影响水的流通，同时通过调向组件可带动光伏板9转动，调节光伏板9的方向，使得光伏板9正对太阳光，与传统的太阳能光伏建筑相比，该建筑的顶部，光伏板9可转动，便于根据太阳的位置好太阳光的传播方向，调整光伏板9的角度，使得两个光伏机构中的光伏板9均可接收太阳光进行光伏发电，进而提高了该设备的实用性。
如图3所示，所述升降单元包括第一电机16、丝杆17、套管18和两个限位单元，所述第一电机16固定在水箱3的上方，所述第一电机16与PLC电连接，所述第一电机16与丝杆17的底端传动连接，所述丝杆17的顶端设置在套管18内，所述套管18的与丝杆17的连接处设有与丝杆17匹配的螺纹，所述套管18固定在升降板6的下方，所述限位单元设置在竖板8上。
PLC控制第一电机16启动，带动丝杆17旋转，丝杆17通过螺纹作用在套管18上，套管18在两个限位单元的作用下，带动升降板6沿着丝杆17的方向进行升降移动。
作为优选，为了实现升降板6的稳定升降移动，所述限位单元包括限位环19、限位杆20和限位块21，所述限位块21通过限位杆20固定在升降板6的下方，所述限位环19固定在竖板8上，所述限位环19套设在限位杆20上。利用固定在竖板8上的限位环19，固定了限位杆20的移动方向，由于限位杆20固定在升降板6的下方，从而固定了升降板6的移动方向，并且通过限位块21限制了限位杆20的升降范围，防止套管18脱离丝杆17。
作为优选，为了带动平板7进行平移，所述平移单元包括传送带22和两个驱动单元，两个驱动单元通过传送带22相互连接，所述平板7固定在传送带22的下方，所述驱动单元包括第二电机23、轴承24、转轴25和滚筒26，所述第二电机23和轴承24均固定在平板7的上方，所述第二电机23与PLC电连接，所述第二电机23与转轴25的一端传动连接，所述转轴25的另一端设置在轴承24内，所述滚筒26同轴固定在滚筒26上。
PLC控制第二电机23启动，带动转轴25在轴承24的支撑作用下转动，使得滚筒26转动，滚筒26通过静摩擦力，作用在传送带22上，使得传送带22发生转动，进而带动平板7移动。
作为优选，为了实现对光伏板9全面的清洗，所述调节单元包括气缸27，所述气缸27的缸体竖直向下固定在平板7的下方，所述清洗单元包括调节杆28、支杆29、喷头30和清洗管31，所述调节杆28的一端与平板7铰接，所述调节杆28的另一端与喷头30固定连接，所述喷头30通过清洗管31与清洗泵40连通，所述气缸27的气杆通过支杆29与调节杆28铰接，所述气缸27与PLC电连接。PLC控制气缸27启动，调节气缸27的缸体内的空气量，使得气缸27的气杆发生升降移动，通过支杆29作用在调节杆28上，进而带动调节杆28转动，调节喷头30的方向，便于喷头30以不同的角度喷射水流对光伏板9的各处进行冲刷清洗。
如图4所示，所述调向组件包括第三电机32、第一连杆33和第二连杆34，所述第三电机32固定在竖板8上，所述第三电机32与PLC电连接，所述第三电机32与第一连杆33传动连接，所述第一连杆33通过第二连杆34与光伏板9铰接。
PLC控制第三电机32启动，带动第一连杆33转动，第一连杆33通过第二连杆34作用在光伏板9上，使得光伏板9发生转动，调节光伏板9的方向角度。
如图5所示，所述转动单元包括第四电机35、横板36和弹簧37，所述第四电机35固定在主体2的上方，所述第四电机35与PLC电连接，所述第四电机35与横板36的一端传动连接，所述密封板13通过弹簧37设置在横板36的另一端的下方，所述弹簧37处于压缩状态。
PLC控制第四电机35启动，带动横板36绕着其驱动轴转动，通过压缩状态的弹簧37对其产生向下的推力，使得密封板13抵靠在主体2的上方，同时带动密封板13进行转动，调节密封板13的位置。
作为优选，为了实现密封板13与横板36的同步移动，所述弹簧37的两侧设有定向杆38，所述定向杆38固定在密封板13的上方，所述横板36套设在定向杆38上。横板36转动时，带动定向杆38做同步的转动，定向杆38固定在密封板13上，使得密封板13进行同步的转动。
作为优选，为了检测是否发生降雨，所述固定板10的上方设有雨滴传感器39，所述雨滴传感器39与PLC电连接。利用雨滴传感器39检测是否发生降雨，并将信号传递给PLC，PLC接收到降雨信号后，控制密封板13移开回流管12，便于雨水顺着回流管12进入水箱3中收集雨水，节约清洗光伏板9所需的水源，若PLC接收到雨停的信号后，控制密封板13转动，使得密封板13堵住回流管12，防止回流管12上堆积杂物引起堵塞。
作为优选，为了方便滤网14上的杂质从排水管15排出，所述滤网14倾斜设置，所述滤网14的靠近排水管15的一端的高度小于滤网14的另一端的高度。PLC控制阀门打开后，滤网14上堆积的杂物便于顺着倾斜的滤网14表面滑落进排水管15内，顺着水流从排水管15排出。
该太阳能建筑在发电时，通过调向组件可调节光伏板9的方向，使得两个光伏机构中的光伏板9均可接收太阳光进行光伏发电，在进行清洗时，通过升降单元带动升降板6向上移动，利用平移单元带动平板7移动的过程中，清洗泵40通过抽水管41抽取水箱3中的水流，通过清洗管31输送至喷头30，由调节单元带动喷头30角度改变，调节水流喷射方向，便于对光伏板9的各处进行清洗，并可在清洗或者发生降雨时，控制密封板13离开回流管12，便于通过回流管12接收从光伏板9上滑落的水流，经过滤网14过滤处理后，再通过清洗泵40输送至喷头30进行清洗，节约水资源，进而提高了该太阳能建筑的实用性。
与现有技术相比，该采用光伏发电的高效型太阳能建筑通过光伏机构可调整光伏板9的方向，使得两个光伏机构中的光伏板9均正对太阳光，提高发电量，并可在清洗或者降雨时收集水流，利用清洗机构实现对光伏板9的全面清洗，节约水资源，进一步提高了该太阳能建筑的实用性。
以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (10)

1.一种采用光伏发电的高效型太阳能建筑，其特征在于，包括底座(1)、主体(2)、清洗机构和两个光伏机构，所述主体(2)固定在底座(1)的上方，所述清洗机构设置在两个光伏机构之间，所述清洗机构和光伏机构均设置在主体(2)的顶部，所述主体(2)内设有PLC；
所述清洗机构包括水箱(3)、输水泵(4)、输水管(5)、开口和清洗组件，所述开口设置在主体(2)的顶部，所述水箱(3)的顶部的外周与开口的内壁固定连接，所述输水泵(4)固定在水箱(3)的上部的一侧，所述输水泵(4)与输水管(5)的一端连通，所述输水管(5)的另一端依次穿过主体(2)的底部和底座(1)，所述清洗组件设置在在水箱(3)的上方，所述清洗组件包括升降单元、升降板(6)、平移单元、平板(7)、清洗泵(40)、抽水管(41)、调节单元和两个清洗单元，所述升降单元与升降板(6)传动连接，所述平移单元位于升降板(6)的上方，所述平移单元与平板(7)传动连接，所述调节单元和清洗单元均设置在平板(7)的下方，所述调节单元位于两个清洗单元之间，所述清洗单元与光伏机构一一对应，所述清洗泵(40)固定在平板(7)的下方，所述清洗泵(40)通过抽水管(41)与水箱(3)的底部连通；
所述光伏机构包括竖板(8)、光伏板(9)、调向组件、回流组件、固定板(10)和两个侧板(11)，所述竖板(8)固定在水箱(3)的上方，所述固定板(10)和侧板(11)均固定在主体(2)的上方，所述光伏板(9)与竖板(8)的顶部铰接，所述回流组件设置在主体(2)的顶部，所述调向组件与光伏板(9)传动连接，所述回流组件包括回流管(12)、密封板(13)和转动单元，所述回流管(12)的一端与主体(2)的顶部连通，所述回流管(12)的另一端与水箱(3)的一侧连通，所述密封单元盖设在回流管(12)上，所述转动单元与密封单元传动连接，所述水箱(3)内设有滤网(14)，所述滤网(14)位于回流管(12)的下方，所述水箱(3)的一侧设有排水管(15)，所述排水管(15)的远离水箱(3)的一端设置在主体(2)的下部的一侧，所述排水管(15)内设有阀门，所述阀门与PLC电连接。
2.如权利要求1所述的采用光伏发电的高效型太阳能建筑，其特征在于，所述升降单元包括第一电机(16)、丝杆(17)、套管(18)和两个限位单元，所述第一电机(16)固定在水箱(3)的上方，所述第一电机(16)与PLC电连接，所述第一电机(16)与丝杆(17)的底端传动连接，所述丝杆(17)的顶端设置在套管(18)内，所述套管(18)的与丝杆(17)的连接处设有与丝杆(17)匹配的螺纹，所述套管(18)固定在升降板(6)的下方，所述限位单元设置在竖板(8)上。
3.如权利要求2所述的采用光伏发电的高效型太阳能建筑，其特征在于，所述限位单元包括限位环(19)、限位杆(20)和限位块(21)，所述限位块(21)通过限位杆(20)固定在升降板(6)的下方，所述限位环(19)固定在竖板(8)上，所述限位环(19)套设在限位杆(20)上。
4.如权利要求1所述的采用光伏发电的高效型太阳能建筑，其特征在于，所述平移单元包括传送带(22)和两个驱动单元，两个驱动单元通过传送带(22)相互连接，所述平板(7)固定在传送带(22)的下方，所述驱动单元包括第二电机(23)、轴承(24)、转轴(25)和滚筒(26)，所述第二电机(23)和轴承(24)均固定在平板(7)的上方，所述第二电机(23)与PLC电连接，所述第二电机(23)与转轴(25)的一端传动连接，所述转轴(25)的另一端设置在轴承(24)内，所述滚筒(26)同轴固定在滚筒(26)上。
5.如权利要求1所述的采用光伏发电的高效型太阳能建筑，其特征在于，所述调节单元包括气缸(27)，所述气缸(27)的缸体竖直向下固定在平板(7)的下方，所述清洗单元包括调节杆(28)、支杆(29)、喷头(30)和清洗管(31)，所述调节杆(28)的一端与平板(7)铰接，所述调节杆(28)的另一端与喷头(30)固定连接，所述喷头(30)通过清洗管(31)与清洗泵(40)连通，所述气缸(27)的气杆通过支杆(29)与调节杆(28)铰接，所述气缸(27)与PLC电连接。
6.如权利要求1所述的采用光伏发电的高效型太阳能建筑，其特征在于，所述调向组件包括第三电机(32)、第一连杆(33)和第二连杆(34)，所述第三电机(32)固定在竖板(8)上，所述第三电机(32)与PLC电连接，所述第三电机(32)与第一连杆(33)传动连接，所述第一连杆(33)通过第二连杆(34)与光伏板(9)铰接。
7.如权利要求1所述的采用光伏发电的高效型太阳能建筑，其特征在于，所述转动单元包括第四电机(35)、横板(36)和弹簧(37)，所述第四电机(35)固定在主体(2)的上方，所述第四电机(35)与PLC电连接，所述第四电机(35)与横板(36)的一端传动连接，所述密封板(13)通过弹簧(37)设置在横板(36)的另一端的下方，所述弹簧(37)处于压缩状态。
8.如权利要求7所述的采用光伏发电的高效型太阳能建筑，其特征在于，所述弹簧(37)的两侧设有定向杆(38)，所述定向杆(38)固定在密封板(13)的上方，所述横板(36)套设在定向杆(38)上。
9.如权利要求1所述的采用光伏发电的高效型太阳能建筑，其特征在于，所述固定板(10)的上方设有雨滴传感器(39)，所述雨滴传感器(39)与PLC电连接。
10.如权利要求1所述的采用光伏发电的高效型太阳能建筑，其特征在于，所述滤网(14)倾斜设置，所述滤网(14)的靠近排水管(15)的一端的高度小于滤网(14)的另一端的高度。
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