一种用于乡村建筑的光伏发电和太阳能热水器一体化系统的制作方法

1.本发明涉及节能环保技术领域，具体涉及一种用于乡村建筑的光伏发电和太阳能热水器一体化系统。


背景技术：

2.如今，大多数建筑屋面尤其是乡村建筑物顶为平屋面结构，这种结构对于光伏发电装置的安装非常方便，人们常常在建筑物顶安装上光伏发电装置以实现对太阳能可再生资源的环保使用，建筑物顶的光伏发电装置安装最高高度一般在1.2~3m之间，然而，光伏发电装置安装最低点以下区域为未利用区域，这造成了空间资源浪费。目前大多数乡村建筑物顶上同时会安装太阳能热水器装置，利用太阳能来加热水，以满足人们的生活所需，减少人们对传统能源的消耗和依赖，太阳能热水器为人们提供可靠的、经济的、环保的热水供应方案。在夜晚或者阴天等阳光强度不足时，当太阳能热水系统中的白天存储的热水不够夜晚的使用时，此时的太阳能热水系统并不能通过太阳能进行加热，居民只能采用其他办法获得热水。
3.光伏发电装置需要在工作时产生大量的热量，为了保证设备不受热的影响，通常采用水冷却装置进行散热，然而用于冷却的水因吸收了光伏发电装置的热量后而变热水，该热水的热量常常自然散失，而无法得到回收利用，并且，目前一些光伏发电装置使用的水冷却装置只能通过手动检查来监测水的温度和水位，当发现有异常时才能及时进行调节，这种方式存在人工干预不及时、差错率高等问题，缺乏稳定性和可靠性，容易导致设备损坏或者安全事故的发生。
4.综上所述，如何建设一种空间利用率高、太阳能资源利用最大化的光伏发电和太阳能热水器一体化系统，并且对光伏发电装置的水冷却装置实现水温水位自动调节警示的问题亟需解决。


技术实现要素：

5.本发明要解决的技术问题是提供一种用于乡村建筑的光伏发电和太阳能热水器一体化系统，在使用该一体化系统时，利用光伏发电装置安装高度以下位置设置太阳能热水器系统和冷却系统，有效利用空间资源的同时，又能增加装置的功能性，环保且比较美观。
6.为达成上述目的，本发明提出如下技术方案：一种用于乡村建筑的光伏发电和太阳能热水器一体化系统，包括若干组间隔布置的一体化结构单元和配水系统；每个所述一体化结构单元包括光伏发电装置、太阳能热水器装置和水冷却装置；所述光伏发电装置，通过固定架悬空铺设在建筑物顶上，所述光伏发电装置的光伏组件面板悬空倾斜架设在所述固定架上，所述光伏组件的第二边低于其对边；所述太阳能热水器装置的集热板的第一边贴合在所述建筑物顶上，所述第一边的
对边连接在所述第二边的边沿，所述集热板与所述光伏组件面板互无遮挡；所述太阳能热水器装置的储水箱设置于所述光伏组件下方位置的所述建筑物顶上，所述储水箱内设置有电加热棒，所述电加热棒电连接所述光伏发电装置的蓄电池；所述水冷却装置设置于所述光伏发电装置与所述储水箱之间，在其内部设置有水温水位自动调节警示装置，在其底部设置有排水孔，所述排水孔与所述储水箱连通；所述水温水位自动调节警示装置包括弹簧、堵块、牵引绳、定滑轮、浮球、指示球和固定绳；所述弹簧、所述堵块以及所述定滑轮均位于所述水冷却装置的底部；所述弹簧一端固定、另一端连接所述堵块；所述堵块、所述浮球以及所述指示球依次通过所述牵引绳串联；所述水温水位自动调节警示装置的上部设置有一过孔，所述牵引绳上位于所述指示球的一端穿过所述过孔使得所述指示球悬挂于所述水冷却装置的外部、且所述浮球位于所述水冷却装置的内部并漂浮于水中；所述位于所述堵块和所述浮球之间的牵引绳穿过所述定滑轮；所述固定绳为热塑料性弹力绳，其在第一温度范围内处于塑性状态，其一端固定在所述水冷却装置的底部，另一端连接在所述浮球的下方两侧；所述堵块位于所述排水孔附近，并具有随着牵引绳和弹簧合力作用方向移动的自由度以使所述堵块暴露或封堵所述排水孔，水在小于第一温度范围内时所述堵块完全封堵所述排水孔，随着水的温度达到/超过所述第一温度范围后，所述堵块移动并逐渐暴露所述排水孔以使水自所述水冷却装置内排出至所述储水箱内。
7.所述配水系统为所述一体化系统供水。
8.进一步的，所述一体化系统还包括净化系统，所述净化系统包括集水槽和若干个植物处理区；每个所述植物处理区位于相邻两个所述一体化结构单元之间区域的所述建筑物顶上，每个所述植物处理区从上往下依次设置为植物种植层、过滤层和配水层；所述集水槽为设置于每个所述第一边下方及每个所述植物处理区边缘的一个长方形凹槽，所述集水槽在每个所述植物处理区位置，其与所述植物处理区相邻的边比对边低。
9.进一步的，所述一体化系统的底部设置有蓄水模块，所述蓄水模块与所述配水系统连接。
10.进一步的，所述水冷却装置包括循环水箱和冷却管；所述循环水箱位于所述光伏发电装置与所述储水箱之间，其底部设置有第二出水口，其顶部设置第二进水口；所述冷却管以自其末端至其首端高度递增的方式布置在所述光伏发电装置的背面，所述冷却管首端设置有第一出水口，所述冷却管末端设置有第一进水口；所述第一进水口与所述第二出水口连通，所述第二进水口与所述第一出水口连通。
11.进一步的，所述配水系统包括主管、清洗管和喷淋管；所述主管位于每个相邻所述一体化结构单元之间，所述主管连通水源，并分别与所述清洗管及所述喷淋管连通；
所述清洗管沿每个所述第二边对边的边沿连通布置，且所述清洗管表面密布孔洞；所述喷淋管架设于每个相邻所述一体化结构单元之间，且所述喷淋管表面密布孔洞。
12.进一步的，所述光伏组件面板的倾斜角为α；所在纬度为0
°
~25
°
时，α等于纬度；所在纬度为26
°
~40
°
时，α等于纬度加上5
°
~10
°
；所在纬度为41
°
~55
°
时，α等于纬度加上10
°
~15
°
；所在纬度为55
°
以上时，α等于纬度加上15
°
~20
°
。
13.进一步的，所述集热板为所述第一边低于其对边的倾斜安装，其倾斜角为β，β为30
°
~45
°
。
14.进一步的，所述浮球包括由所述牵引绳自下而上依次串接的一级浮球、二级浮球、三级浮球和四级浮球。
15.进一步的，所述冷却管呈s型布置在所述光伏发电装置的背面。
16.进一步的，所述储水箱的顶部设置有第二溢流管。
17.有益效果：本发明公开的一种用于乡村建筑的光伏发电和太阳能热水器一体化系统，利用光伏组件安装高度以下设置太阳能热水器系统和水冷却系统，有效利用空间资源，节能环保，又能增加装置的功能性。在光伏发电装置下面设置了冷却系统，并且在光伏发电装置的冷却装置里设置了水温水位自动调节警示装置，当水冷却装置的温度或水位超过设定值时，及时发出警示信号，避免发生过热、溢水等安全问题，有效降低光伏组件工作时的温度，提高并稳定发电效率；通过光伏发电系统对太阳能热水器系统的辅助，可以使得光伏发电系统白天可以并网发电，而在晚上或者阴天等水温不足情况下，又可以对太阳能热水器储水箱中的水进行辅助加热，使两个系统的利用效益最大化。
18.应当理解，前述构思以及在下面更加详细地描述的额外构思的所有组合只要在这样的构思不相互矛盾的情况下都可以被视为本公开的发明主题的一部分。
19.结合附图从下面的描述中可以更加全面地理解本发明教导的前述和其他方面、实施例和特征。本发明的其他附加方面例如示例性实施方式的特征和/或有益效果将在下面的描述中显见，或通过根据本发明教导的具体实施方式的实践中得知。
附图说明
20.附图不表示按照真实参照物比例绘制。在附图中，在每个图中示出的每个相同或近似相同的组成部分可以用相同的标号表示。为了清晰起见，在每个图中，并非每个组成部分均被标记。现在，将通过例子并参考附图来描述本发明的每个方面的实施例，其中：图1为本发明实施例光伏发电和太阳能热水器一体化系统的立体结构图。
21.图2为本发明实施例水温水位自动调节警示装置的结构图。
22.图3为本发明实施例冷却管布置图。
23.图4为本发明实施例植物处理区结构图。
24.图中，各附图标记的含义如下：
1-光伏组件、1.1-第二边、2-集热板、2.1-第一边、3-储水箱、3.1-第二溢流管、4-循环水箱、4.1-第二出水口、4.2-第二进水口、5-连通管、6-固定架、8-冷却管、8.1-第一进水口、8.2-第一出水口、9-主管、10-清洗管、11-喷淋管、12-集水槽、13-植物处理区、13.1-植物种植层、13.2-过滤层、13.3-配水层、14-蓄水模块、15-弹簧、16-堵块、17-牵引绳、18-指示球、19-定滑轮、20-一级浮球、21-二级浮球、22-三级浮球、23-四级浮球、24-固定绳、25-排水孔、26-第一溢流管。
具体实施方式
25.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。除非另作定义，此处使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。
26.本发明专利申请说明书以及权利要求书中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。同样， 除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一个”“一”或者“该”等类似词语也不表示数量限制，而是表示存在至少一个。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现在“包括”或者“包含”前面的元件或者物件涵盖出现在“包括”或者“包含”后面列举的特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件， 并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、 操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。“上”“下”“左”“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。
27.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。
28.大多数建筑屋面尤其是乡村建筑物顶为平屋面结构，这种结构对于光伏发电装置和太阳能热水器装置的安装非常方便。
29.请参阅图1，本发明实施例公开的光伏发电和太阳能热水器一体化系统，包括若干组间隔布置的一体化结构单元和配水系统，每个一体化结构单元包括光伏发电装置、太阳能热水器装置和水冷却装置。
30.光伏发电装置通过固定架6悬空铺设在建筑物顶上，光伏发电装置的光伏组件1面板悬空倾斜架设在固定架6上，光伏组件1的第二边1.1低于其对边，光伏发电装置的光伏组件1为若干个太阳电池片连接在一起的太阳电池组件，用于吸收太阳能进行发电，光伏发电装置的其他部件包括控制器、储能蓄电池（组）和直流/交流逆变器等装置，用于控制和保护光伏发电装置正常工作，光伏发电装置所产生电能存放于储能蓄电池内以备家庭使用，多余的电能并入国家电网。
31.太阳能热水器装置的集热板2的第一边2.1贴合在建筑物顶上，第一边2.1的对边连接在第二边1.1的边沿，集热板2与光伏组件1面板互无遮挡，集热板2倾斜于光伏组件1与建筑物顶面之间，有利于空间的充分利用，并且使得所述一体化系统外观上较为统一美观，太阳能热水器装置的储水箱3设置于光伏组件1下方位置的建筑物顶上，储水箱3内设置有
电加热棒，电加热棒电连接光伏发电装置的蓄电池；充分利用了光伏发电装置下方的空间，太阳能热水器装置通过将集热板2吸收的太阳光能转化为储水箱3中水的热能，将水从低温加热到高温，储水箱3内设置有电加热棒，由光伏发电装置直接为其供电，在夜晚或者阴天等阳光强度不足时，光伏发电装置里储能蓄电池存储的电能可以对电加热棒加热，为对储水箱3里的水进行加热，以满足人们在生活、生产中的热水使用，光伏发电装置和太阳能热水器装置因此实现电能的相互使用，提高能源利用效率、环保节能、经济节约。
32.水冷却装置设置于光伏发电装置与储水箱3之间，水冷却装置用于对光伏发电装置降温，以保证光伏发电装置的正常工作并提高光伏发电装置的工作效率，在实际应用中，光伏组件1将太阳能转换为电能的过程中会发热，光伏组件1背板处通风条件差，因此光伏组件1的背板温度会高于其表面温度，有时甚至达到63℃及以上，当温度升高时，光伏组件1的输出功率会下降，即光伏组件1的发电量降低，理论上，光伏组件1的温度每升高一度，其发电量会降低0.44%左右，本发明实施例配置冷却装置，有效降低光伏发电装置工作时的温度，提高并稳定其发电效率。
33.在水冷却装置内部设置有水温水位自动调节警示装置，在其底部设置有排水孔25，排水孔25与储水箱3连通，在其顶部设置有第一溢流管26，当排水孔25打开时，会从水冷却装置中排水进入储水箱3中；水温水位自动调节警示装置包括弹簧15、堵块16、牵引绳17、定滑轮19、浮球、指示球18和固定绳24；弹簧15、堵块16以及定滑轮19均位于水冷却装置的底部；弹簧15一端固定、另一端连接堵块16；堵块16、浮球以及指示球18依次通过牵引绳17串联；水温水位自动调节警示装置的上部设置有一过孔，牵引绳上位于指示球18的一端穿过过孔使得指示球18悬挂于水冷却装置的外部、且浮球位于水冷却装置的内部并漂浮于水中；位于堵块16和浮球之间的牵引绳17穿过定滑轮19。
34.固定绳24为热塑料性弹力绳，其在第一温度范围内处于塑性状态，其一端固定在水冷却装置的底部，另一端连接在浮球的下方两侧；堵块16位于排水孔25附近，并具有随着牵引绳和弹簧合力作用方向移动的自由度以使堵块16暴露或封堵排水孔25，水在小于第一温度范围内时堵块16完全封堵排水孔25，随着水的温度达到/超过第一温度范围后，堵块16移动并逐渐暴露排水孔25以使水自水冷却装置内排出至储水箱3内，即实现水冷却装置装置中的水和热的回收再利用。
35.固定绳24的材质为热塑性塑料，在第一温度范围内处于塑性状态具有可塑性，浮球常采用hdpe材质，高温下不会变形，第一温度范围通常为50℃以下，冷却后固化且能重复这种过程的塑料，这种状态可多次反复而始终具有可塑性，且这种反复只是一种物理变化。水在第一温度下，固定绳24不发生形变，堵块16两端的受力平衡，堵块16保持静止，随着水的温度达到/超过第一温度范围后，固定绳24开始软化，弹性系数变小，长度变长，浮球向上移动，堵块16向定滑轮19方向移动，随着水温度的不断升高，堵块16向定滑轮19方向移动量变大，逐渐开始露出排水孔25，水冷却装置内的水被排出进入储水箱3，同时水冷却装置的水位下降，指示球18提醒补水，水冷却装置内的水得到补充低温的水，降低水冷却装置内的温度，随着温度的降低，固定绳24逐渐恢复原长度，堵块16向弹簧15方向移动，逐渐封堵排水孔25，堵块16两边受力逐步平衡，水温水位自动调节警示装置再次达到平衡状态，如此往复循环，水温水位自动调节警示装置实现自动调节和警示功能。
36.在水冷却装置内的水分因蒸发大量减少水面下降时，浮球的浮力变小，对堵块16
的拉力变小，堵块16向弹簧方向移动，指示球18上移，提醒补水，水面恢复后，堵块16两边的受力平衡，水温水位自动调节警示装置再次达到平衡状态，如此往复循环，水温水位自动调节警示装置实现自动调节和警示功能。
37.水温水位自动调节警示装置实现对冷却装置水温和水位的自动调节和警示功能，避免发生过热、溢水等安全问题，有效降低光伏组件工作时的温度，提高并稳定发电效率。
38.配水系统为一体化系统供水，相邻两个太阳能热水器装置之间连接有连通管5，配水系统连接外界水源，为一体化系统供水。
39.本发明实施例公开的光伏发电和太阳能热水器一体化系统，既能同时满足人类利用太阳能供电和利用太阳能取暖的需求，还在建筑物顶形成了一个遮蔽的庇荫区，对建筑物顶进行隔热，为人类提供温暖舒适便捷的生活环境。
40.请参阅图1和图4，本发明实施例公开的光伏发电和太阳能热水器一体化系统还包括净化系统，净化系统包括集水槽12和若干个植物处理区13；每个植物处理区13位于相邻两个一体化结构单元之间区域的建筑物顶上，每个植物处理区13从上往下依次设置为植物种植层13.1、过滤层13.2和配水层13.3。植物种植层13.1是种植植物的区域，可以有效地利用植物的吸收作用，将废水中的有机物和营养元素去除，通过植物根系与微生物的协同作用，有助于去除废水中的悬浮物、沉淀物等杂质；过滤层13.2的主要作用是过滤水中的悬浮物和大部分细菌病毒等有害物质，防止它们透过植物种植层13.1直接进入配水层13.3，过滤层13.2通常使用砾石、碎石等不同粒径的填料来构建，并且按一定规律进行放置，以保证水的均匀流动和充分过滤；配水层13.3主要是为了将经过前两个层过滤后的水进行进一步处理和净化，通常会使用活性炭、低压超滤等技术，将废水中残留的有机物、微生物和其他物质彻底过滤清除，从而达到净化水质的目的，被净化后的水可以被再次利用，如可以作为一体化系统的水源。
41.集水槽12为设置于每个第一边2.1下方及每个植物处理区13边缘的一个长方形凹槽，集水槽12在每个植物处理区13位置，其与植物处理区13相邻的边比对边低。集水槽12设置在每个太阳能热水器装置的下方以及每个植物处理区13的边缘，这样可以最大程度地接收和集中处理区域内的废水，集水槽12的设计形状是长方形凹槽，这可以更好地收集废水并防止废水外溢；集水槽12在每个植物处理区13位置，其与植物处理区13相邻的边比对边低，目的是便于集水槽12的水可直接对植物处理区13进行灌溉。
42.请参阅图1，本发明实施例公开的光伏发电和太阳能热水器一体化系统的底部设置有蓄水模块14，蓄水模块14与配水系统连接，蓄水模块14位于整个一体化系统的底部，用于存储雨水及一体化系统的废水，经转化后可供应给配水系统，实现水资源的重复利用，使得系统更加环保和节能，在提高能源利用效率、减少能源消耗和环境保护方面具有重要作用，特别是在农村地区缺乏水资源的情况下，能够更好地解决水资源短缺问题。
43.请参阅图1和图3，本发明实施例公开的光伏发电和太阳能热水器一体化系统的水冷却装置包括循环水箱4和冷却管8，循环水箱4位于光伏发电装置与储水箱3之间，其底部设置有第二出水口4.1，其顶部设置第二进水口4.2，第二进水口4.2高度常设置于循环水箱4最高处的2/3~3/4处；冷却管8以自其末端至其首端高度递增的方式布置在光伏发电装置的背面，冷却管8首端设置有第一出水口8.2，冷却管8末端设置有第一进水口8.1；第一进水口8.1与第二出水口4.1连通，第二进水口4.2与第一出水口8.2连通。冷却管8中的水吸收光
伏组件1的热量后，由于热虹吸管效应，冷却管8中的热水自下而上从末端向首端流动，冷却管8中的热水循环至循环水箱4，将热量传递给循环水箱4里面的冷水，循环水箱4里面的冷水又通过第二出水口4.1进入冷却管8，持续循环对光伏发电装置降温，可以有效地保护光伏发电装置，延长其寿命，同时提高光电转换效率，减少能源损耗，节能环保。
44.请参阅图1，本发明实施例公开的光伏发电和太阳能热水器一体化系统的配水系统包括主管9、清洗管10和喷淋管11；主管9位于每个相邻一体化结构单元之间，主管9连通水源，为一体化系统供水，主管9分别与清洗管10及喷淋管11连通；清洗管10沿每个第二边1.1对边的边沿连通布置，且清洗管10表面密布孔洞，清洗管10实现对光伏组件1和集热板2的清洗作用；喷淋管11架设于每个相邻一体化结构单元之间，且喷淋管11表面密布孔洞，喷淋管11可喷洒水出来实现对光伏组件1的清洗或降温，喷淋管11还可以实现对每个相邻一体化结构单元之间位置的喷洒清洗等。
45.在实际使用中，当光伏组件1中某块太阳电池被不均匀的积尘、过大的鸟粪遮挡时，该块电池电压将会被偏置当成负载，消耗其他电池发的电，因此，该块电池的温度会比其他电池更高，从而产生热斑效应，影响光伏发电装置的性能，本发明实施例通过清洗管10和喷淋管11喷射一定压力的水流，定期对光伏组件1和集热板2的板面进行清洗，冲洗光伏组件1和集热板2上的杂质或者灰尘，降低热斑效应的影响，延长一体化系统的寿命。此外，在实际使用中，可以在每个相邻一体化结构单元之间的建筑物顶上种植绿植，喷淋管11也可实现对绿植进行喷洒浇灌。
46.请参阅1，本发明实施例公开的光伏发电和太阳能热水器一体化系统，光伏组件1面板的倾斜角为α，所在纬度为0
°
~25
°
时，α等于纬度，所在纬度为26
°
~40
°
时，α等于纬度加上5
°
~10
°
，所在纬度为41
°
~55
°
时，α等于纬度加上10
°
~15
°
，所在纬度为55
°
以上时，α等于纬度加上15
°
~20
°
。以上参数是在纬度不同地方的最佳安装角度，本发明实施例公开的一体化系统可适应的地域范围较广。
47.请参阅图1，本发明实施例公开的光伏发电和太阳能热水器一体化系统集热板2为第一边2.1低于其对边的倾斜安装，其倾斜角为β，β为30
°
~45
°
，该角度范围的安装，对本发明实施例公开的一体化系统的使用较为合适。
48.请参阅图1和图2，本发明实施例公开的光伏发电和太阳能热水器一体化系统的浮球包括由牵引绳17自下而上依次串接的一级浮球20、二级浮球21、三级浮球22和四级浮球23，多级浮球的设置可以实现对不同水位的检测和控制，多级浮球的组合还可以根据具体的需求进行调整，比如可以增加或减少特定级别的浮球，以适应不同的容器和容积范围等，采用多级浮球串接的方式，可以实现水位的可靠检测和准确控制，自动化程度高，减少了人工干预和操作的复杂性，提高了水温水位自动调节警示装置的性能和稳定性。
49.请参阅图3，本发明实施例公开的光伏发电和太阳能热水器一体化系统的冷却管8呈s型布置在光伏发电装置的背面，可以充分利用光伏发电装置的背面有限的空间，实现快速降温。
50.请参阅图1，本发明实施例公开的光伏发电和太阳能热水器一体化系统储水箱3的顶部设置有第二溢流管3.1，在储水箱3的水位过高时，可以自动溢水出去，保护储水箱3。
51.虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明。本发明所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰。因
此，本发明的保护范围当视权利要求书所界定者为准。

技术特征：
1.一种用于乡村建筑的光伏发电和太阳能热水器一体化系统，其特征在于，包括若干组间隔布置的一体化结构单元和配水系统；每个所述一体化结构单元包括光伏发电装置、太阳能热水器装置和水冷却装置；所述光伏发电装置，通过固定架（6）悬空铺设在建筑物顶上，所述光伏发电装置的光伏组件（1）面板悬空倾斜架设在所述固定架（6）上，所述光伏组件（1）的第二边（1.1）低于其对边；所述太阳能热水器装置的集热板（2）的第一边（2.1）贴合在所述建筑物顶上，所述第一边（2.1）的对边连接在所述第二边（1.1）的边沿，所述集热板（2）与所述光伏组件（1）面板互无遮挡；所述太阳能热水器装置的储水箱（3）设置于所述光伏组件（1）下方位置的所述建筑物顶上，所述储水箱（3）内设置有电加热棒，所述电加热棒电连接所述光伏发电装置的蓄电池；所述水冷却装置设置于所述光伏发电装置与所述储水箱（3）之间，在其内部设置有水温水位自动调节警示装置，在其底部设置有排水孔（25），所述排水孔（25）与所述储水箱（3）连通；所述水温水位自动调节警示装置包括弹簧（15）、堵块（16）、牵引绳（17）、定滑轮（19）、浮球、指示球（18）和固定绳（24）；所述弹簧（15）、所述堵块（16）以及所述定滑轮（19）均位于所述水冷却装置的底部；所述弹簧（15）一端固定、另一端连接所述堵块（16）；所述堵块（16）、所述浮球以及所述指示球（18）依次通过所述牵引绳（17）串联；所述水温水位自动调节警示装置的上部设置有一过孔，所述牵引绳上位于所述指示球（18）的一端穿过所述过孔使得所述指示球（18）悬挂于所述水冷却装置的外部、且所述浮球位于所述水冷却装置的内部并漂浮于水中；所述位于所述堵块（16）和所述浮球之间的牵引绳（17）穿过所述定滑轮（19）；所述固定绳（24）为热塑料性弹力绳，其在第一温度范围内处于塑性状态，其一端固定在所述水冷却装置的底部，另一端连接在所述浮球的下方两侧；所述堵块（16）位于所述排水孔（25）附近，并具有随着牵引绳和弹簧合力作用方向移动的自由度以使所述堵块（16）暴露或封堵所述排水孔（25），水在小于第一温度范围内时所述堵块（16）完全封堵所述排水孔（25），随着水的温度达到/超过所述第一温度范围后，所述堵块（16）移动并逐渐暴露所述排水孔（25）以使水自所述水冷却装置内排出至所述储水箱（3）内；所述配水系统为所述一体化系统供水。2.根据权利要求1所述的光伏发电和太阳能热水器一体化系统，其特征在于，所述一体化系统还包括净化系统，所述净化系统包括集水槽（12）和若干个植物处理区（13）；每个所述植物处理区（13）位于相邻两个所述一体化结构单元之间区域的所述建筑物顶上，每个所述植物处理区（13）从上往下依次设置为植物种植层（13.1）、过滤层（13.2）和配水层（13.3）；所述集水槽（12）为设置于每个所述第一边（2.1）下方及每个所述植物处理区（13）边缘的一个长方形凹槽，所述集水槽（12）在每个所述植物处理区（13）位置，其与所述植物处理
区（13）相邻的边比对边低。3.根据权利要求1所述的光伏发电和太阳能热水器一体化系统，其特征在于，所述一体化系统的底部设置有蓄水模块（14），所述蓄水模块（14）与所述配水系统连接。4.根据权利要求1所述的光伏发电和太阳能热水器一体化系统，其特征在于，所述水冷却装置包括循环水箱（4）和冷却管（8）；所述循环水箱（4）位于所述光伏发电装置与所述储水箱（3）之间，其底部设置有第二出水口（4.1），其顶部设置第二进水口（4.2）；所述冷却管（8）以自其末端至其首端高度递增的方式布置在所述光伏发电装置的背面，所述冷却管（8）首端设置有第一出水口（8.2），所述冷却管（8）末端设置有第一进水口（8.1）；所述第一进水口（8.1）与所述第二出水口（4.1）连通，所述第二进水口（4.2）与所述第一出水口（8.2）连通。5.根据权利要求1所述的光伏发电和太阳能热水器一体化系统，其特征在于，所述配水系统包括主管（9）、清洗管（10）和喷淋管（11）；所述主管（9）位于每个相邻所述一体化结构单元之间，所述主管（9）连通水源，并分别与所述清洗管（10）及所述喷淋管（11）连通；所述清洗管（10）沿每个所述第二边（1.1）对边的边沿连通布置，且所述清洗管（10）表面密布孔洞；所述喷淋管（11）架设于每个相邻所述一体化结构单元之间，且所述喷淋管（11）表面密布孔洞。6.根据权利要求1所述的光伏发电和太阳能热水器一体化系统，其特征在于，所述光伏组件（1）面板的倾斜角为α；所在纬度为0
°
~25
°
时，α等于纬度；所在纬度为26
°
~40
°
时，α等于纬度加上5
°
~10
°
；所在纬度为41
°
~55
°
时，α等于纬度加上10
°
~15
°
；所在纬度为55
°
以上时，α等于纬度加上15
°
~20
°
。7.根据权利要求1所述的光伏发电和太阳能热水器一体化系统，其特征在于，所述集热板（2）为所述第一边（2.1）低于其对边的倾斜安装，其倾斜角为β，β为30
°
~45
°
。8.根据权利要求1所述的光伏发电和太阳能热水器一体化系统，其特征在于，所述浮球包括由所述牵引绳（17）自下而上依次串接的一级浮球（20）、二级浮球（21）、三级浮球（22）和四级浮球（23）。9.根据权利要求4所述的光伏发电和太阳能热水器一体化系统，其特征在于，所述冷却管（8）呈s型布置在所述光伏发电装置的背面。10.根据权利要求1所述的光伏发电和太阳能热水器一体化系统，其特征在于，所述储水箱（3）的顶部设置有第二溢流管（3.1）。

技术总结
本发明涉及一种用于乡村建筑的光伏发电和太阳能热水器一体化系统，包括若干组间隔布置的一体化结构单元和配水系统，每个所述一体化结构单元包括光伏发电装置、太阳能热水器装置和冷却装置，光伏发电装置用于太阳能转化为电能为居民供电，太阳能热水器装置用于太阳能转化为热能为居民供热水，冷却装置用于对光伏发电装置降温，配水系统连接外界水源为一体化系统供水。本发明利用光伏发电装置安装高度以下设置太阳能热水器装置和冷却装置，冷却装置内设置有水温水位自动调节警示装置，可自动检测冷却装置内水的温度和水位，既能同时满足人类利用太阳能供电和利用太阳能取暖的需求，还有效利用空间资源，节能环保。节能环保。节能环保。


技术研发人员：吴芳柱 潘龙 徐小东 徐建卓 王恒波 毛洪山 佘涛涛 赵曜 袁华安 谌宏伟 张德满 程晓军 李杰 黄洋
受保护的技术使用者：江苏龙腾工程设计股份有限公司
技术研发日：2023.06.28
技术公布日：2023/8/6