太阳能热利用原理与技术课程教学大纲

《太阳能热利用原理与技术》课程教学大纲课程名称：太阳能热利用原理与技术SolarThermalUtilizationPrinciple课程编号：041953005课程性质：□必修选修课程类别：□通识课程专业课程£实践教学适用专业：新能源科学与工程课程学时：总课时32，其中：理论32、实验0课程学分：2应开课学期：第六学期先修课程：新能源科学与工程专业导论、新能源科学与工程概论、新能源勘查方法与技术、新能源转化与利用、新能源材料任课学院、系部：能源科学与工程学院新能源科学与工程系一、课程简介本课程为新能源科学与工程专业的专业选修课，涵盖了太阳能热利用所涉及的能源与动力、光学、材料、化学、建筑等多个学科领域知识，从理论上加以阐述，力求融会贯通。为了进一步完善学生的知识结构，强化学生的工程实践能力，提高学生将来在不同岗位上工作的适应能力，本课程对太阳能制冷、太阳能热发电等方面的知识点进行了强化，还增加了光伏/光热复合装置、太阳能热化学等内容，并且突出了太阳能工程设计、经济分析与优化方法的应用。同时，本课程还介绍了太阳能领域最新科研成果，丰富了课程内容和学术前沿知识，并注重了对研究方法的讨论与应用，为将来学生从事太阳能热利用方面的工程和科研工作打下基础。二、课程教学的目标及与毕业要求的关系（一）课程目标课程总目标：本课程旨在让学生学习太阳能热利用原理与技术的基本理论和专业知识，掌握太阳能热利用的具体应用形式和相关技术，毕业后能够从事太阳能热利用相关的工程和科研工作。课程目标1：掌握与太阳能热利用相关的太阳辐射、光学、传热学基础知识，具有较宽的知识面（融入“大国工匠精神”、“科学探索精神”等思政元素）；课程目标2：了解太阳能集热器的原理与技术，掌握太阳能热利用的具体应用形式，包括供热水、供暖、制冷和热发电，以及其他主要利用技术。课程目标3：毕业后能够从事太阳能工程设计、经济分析与优化方法的应用等基础工作。（二）课程目标与毕业要求的对应关系本课程目标支持的主要毕业要求如下表：课程目标毕业要求1．掌握与太阳能热利用相关的太阳辐射、光学、传热学基础知识，具有较宽的知识面。毕业要求4：能够基于科学原理与方法，结合具体生产实践，分析、解决新能源勘查和开发利用中的技术问题。能够正确认识行业发展现状和趋势，具备文献信息提炼、归纳能力。能够提出工程问题的关键理论问题和技术难题，善于利用文献资料及团队技能开展初步科学研究与技术攻关。2．了解太阳能集热器的原理与技术，掌握太阳能热利用的具体应用形式，包括供热水、供暖、制冷和热发电，以及其他主要利用技术。毕业要求4：能够基于科学原理与方法，结合具体生产实践，分析、解决新能源勘查和开发利用中的技术问题。能够正确认识行业发展现状和趋势，具备文献信息提炼、归纳能力。能够提出工程问题的关键理论问题和技术难题，善于利用文献资料及团队技能开展初步科学研究与技术攻关。3.毕业后能够从事太阳能工程设计、经济分析与优化方法的应用等基础工作。毕业要求5：能够针对新能源勘查、开发及综合利用中的问题，开发、选择与使用恰当的技术、资源、现代工程工具和信息技术工具，并掌握文献检索、资料查询及运用现代信息技术获取相关信息的基本方法。三、课程教学的基本内容及教学安排（一）课程教学的内容及学时安排知识单元知识点学时数课程目标线下授课线上授课实验/实践1.绪论知识点1.1：全球能源发展概况；知识点1.2：我国能源发展的新形势；知识点1.3：太阳能利用的特点；知识点1.4：太阳能热利用技术进展。2课程目标12.太阳辐射知识点2.1：太阳；知识点2.2：太阳辐射能的计算；知识点2.3：太阳辐射的测量。2课程目标13.太阳能工程聚光原理知识点3.1：物体表面的光辐射性质；知识点3.2：太阳能聚光的基本原理；知识点3.3：反射式聚光设计；知识点3.4：折射式聚光设计。2课程目标14.太阳能工程的传热学原理知识点4.1：导热规律；知识点4.2：对流换热；知识点4.3：辐射换热。2课程目标15.太阳能集热器知识点5.1：太阳能集热器概述；知识点5.2：平板集热器；知识点5.3：真空管集热器。2课程目标25.太阳能集热器知识点5.4：空气集热器；知识点5.5：聚光集热器；知识点5.6：光伏-光热（PV/T）集热器；知识点5.7：集热器的性能试验。2课程目标26.太阳能热水系统知识点6.1：太阳能热水系统分类；知识点6.2：自然循环系统；知识点6.3：直流式系统。2课程目标26.太阳能热水系统知识点6.4：强制循环系统；知识点6.5：太阳能热水系统设计。2课程目标27.太阳能采暖系统知识点7.1：太阳能采暖系统概述；知识点7.2：采暖负荷估算。2课程目标27.太阳能采暖系统知识点7.3：被动式采暖系统；知识点7.4：主动式太阳能采暖系统。2课程目标28.太阳能制冷知识点8.1：太阳能制冷概述；知识点8.2：太阳能吸收式制冷；知识点8.3：太阳能吸附式制冷。2课程目标28.太阳能制冷知识点8.4：太阳能蒸气喷射式制冷；知识点8.5：太阳能除湿式空调；知识点8.6：太阳能蒸气压缩式制冷。2课程目标29.太阳能热发电的热力学基础知识点9.1：太阳能热发电系统概述；知识点9.2：热力学基本概念知识点9.3：能量转换系统的热力学分析方法。2课程目标29.太阳能热发电的热力学基础知识点9.4：太阳能热发电相关的主要热力循环；知识点9.5：太阳能热发电循环的热力学优化分析。2课程目标310.太阳能热发电系统知识点10.1：太阳能热发电基本组成；知识点10.2：槽式太阳能热发电系统；知识点10.3：塔式太阳能热发电系统。2课程目标310.太阳能热发电系统知识点10.4：碟式太阳能热发电系统；知识点10.5：集成式太阳能发电系统；知识点10.6：太阳能发电系统设计方法；知识点10.7：太阳能热发电系统的技术经济分析。2课程目标3合计320四、本课程与其他课程的联系学习本课程前需要学习新能源科学与工程专业导论、新能源科学与工程概论、新能源勘查方法与技术、新能源转化与利用、新能源材料。五、教材与其他教学资源（含教学参考书或在线资源）（一）建议教材（建议选用新出版的国家级规划教材）1.代彦军，翁史烈.太阳能热利用原理与技术.上海交通大学出版社，20182.饶政华，李玉强，刘江维，廖胜明.太阳能热利用原理与技术.化学工业出版社，2020（二）其他教学资源1.王鑫.太阳能电池技术与应用.化学工业出版社，20222.张兴，曹仁贤.太阳能光伏并网发电及其逆变控制.机械工业出版社，20173.李玲，向嘉欣.太阳能电池减反射膜技术.化学工业出版社，2020六、教学方法与学习建议授课方式：教学过程中采用多媒体课件的形式进行互动式教学，充分调动学生的主动性、积极性，使课堂成为积极互动的、高质高效的课堂。注重实用性。鼓励学生通过阅读参考文献、撰写课程论文、开展课堂讨论来与专业课相联系，注重理论知识的专业应用。通过课后布置适量思考题、练习题，引导学生自学，使学生深入理解基本原理和概念，提高分析和解决问题的能力。重点：掌握太阳能利用的特点、太阳辐射能的计算、太阳辐射的测量、太阳能聚光的基本原理、反射式聚光设计、折射式聚光设计、导热规律、对流换热、辐射换热。难点：太阳能集热器的原理与技术、太阳能工程设计、经济分析与优化方法。后续自主学习建议：尝试从事太阳能工程设计、经济分析与优化方法相关应用领域的学习和研究工作。七、课程考核及成绩评定方式（一）课程考核本课程成绩评定包括平时考核（平时到课率统计）、过程考核（随堂问答、课堂测验、课后作业）和终结性评价（期末考试）三部分，其中平时成绩占课程总成绩的10％，过程成绩占课程总成绩的30％，终结性评价成绩占课程总成绩的60％。具体要求及评分方法如下：平时成绩：出勤成绩采用扣分制，每缺勤一次扣平时成绩1分，每迟到或早退一次扣平时成绩0.5分，无故旷课4次以上者取消本次课程成绩，占总成绩的10%。过程成绩：课堂测验、课后作业要求学生必须独立完成，未按时提交作业或作业有抄袭（雷同）现象的，该次作业成绩按零分计，占总成绩的30%。终结性评价：形式为闭卷考试，其成绩占总成绩的60%。（二）课程目标与考核内容的关系课程具体目标与知识单元和考试内容的关系如下：课程目标知识单元考试内容课程目标1：掌握与太阳能热利用相关的太阳辐射、光学、传热学基础知识，具有较宽的知识面。1.绪论2.太阳辐射3.太阳能工程聚光原理4.太阳能工程的传热学原理重点考察太阳能利用的特点、太阳辐射能的计算、太阳辐射的测量、太阳能聚光的基本原理、反射式聚光设计、折射式聚光设计、导热规律、对流换热、辐射换热。课程目标2：了解太阳能集热器的原理与技术，掌握太阳能热利用的具体应用形式，包括供热水、供暖、制冷和热发电，以及其他主要利用技术。5.太阳能集热器6.太阳能热水系统7.太阳能采暖系统8.太阳能制冷9.太阳能热发电的热力学基础重点考察平板集热器、真空管集热器、集热器的性能试验、太阳能热水系统分类、强制循环系统、被