太陽能熱利用原理與技術(shù)課程教學(xué)大綱

《太陽能熱利用原理與技術(shù)》課程教學(xué)大綱課程名稱：太陽能熱利用原理與技術(shù)SolarThermalUtilizationPrinciple課程編號：041953005課程性質(zhì)：□必修選修課程類別：□通識課程專業(yè)課程￡實踐教學(xué)適用專業(yè)：新能源科學(xué)與工程課程學(xué)時：總課時32，其中：理論32、實驗0課程學(xué)分：2應(yīng)開課學(xué)期：第六學(xué)期先修課程：新能源科學(xué)與工程專業(yè)導(dǎo)論、新能源科學(xué)與工程概論、新能源勘查方法與技術(shù)、新能源轉(zhuǎn)化與利用、新能源材料任課學(xué)院、系部：能源科學(xué)與工程學(xué)院新能源科學(xué)與工程系一、課程簡介本課程為新能源科學(xué)與工程專業(yè)的專業(yè)選修課，涵蓋了太陽能熱利用所涉及的能源與動力、光學(xué)、材料、化學(xué)、建筑等多個學(xué)科領(lǐng)域知識，從理論上加以闡述，力求融會貫通。為了進一步完善學(xué)生的知識結(jié)構(gòu)，強化學(xué)生的工程實踐能力，提高學(xué)生將來在不同崗位上工作的適應(yīng)能力，本課程對太陽能制冷、太陽能熱發(fā)電等方面的知識點進行了強化，還增加了光伏/光熱復(fù)合裝置、太陽能熱化學(xué)等內(nèi)容，并且突出了太陽能工程設(shè)計、經(jīng)濟分析與優(yōu)化方法的應(yīng)用。同時，本課程還介紹了太陽能領(lǐng)域最新科研成果，豐富了課程內(nèi)容和學(xué)術(shù)前沿知識，并注重了對研究方法的討論與應(yīng)用，為將來學(xué)生從事太陽能熱利用方面的工程和科研工作打下基礎(chǔ)。二、課程教學(xué)的目標及與畢業(yè)要求的關(guān)系（一）課程目標課程總目標：本課程旨在讓學(xué)生學(xué)習太陽能熱利用原理與技術(shù)的基本理論和專業(yè)知識，掌握太陽能熱利用的具體應(yīng)用形式和相關(guān)技術(shù)，畢業(yè)后能夠從事太陽能熱利用相關(guān)的工程和科研工作。課程目標1：掌握與太陽能熱利用相關(guān)的太陽輻射、光學(xué)、傳熱學(xué)基礎(chǔ)知識，具有較寬的知識面（融入“大國工匠精神”、“科學(xué)探索精神”等思政元素）；課程目標2：了解太陽能集熱器的原理與技術(shù)，掌握太陽能熱利用的具體應(yīng)用形式，包括供熱水、供暖、制冷和熱發(fā)電，以及其他主要利用技術(shù)。課程目標3：畢業(yè)后能夠從事太陽能工程設(shè)計、經(jīng)濟分析與優(yōu)化方法的應(yīng)用等基礎(chǔ)工作。（二）課程目標與畢業(yè)要求的對應(yīng)關(guān)系本課程目標支持的主要畢業(yè)要求如下表：課程目標畢業(yè)要求1．掌握與太陽能熱利用相關(guān)的太陽輻射、光學(xué)、傳熱學(xué)基礎(chǔ)知識，具有較寬的知識面。畢業(yè)要求4：能夠基于科學(xué)原理與方法，結(jié)合具體生產(chǎn)實踐，分析、解決新能源勘查和開發(fā)利用中的技術(shù)問題。能夠正確認識行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢，具備文獻信息提煉、歸納能力。能夠提出工程問題的關(guān)鍵理論問題和技術(shù)難題，善于利用文獻資料及團隊技能開展初步科學(xué)研究與技術(shù)攻關(guān)。2．了解太陽能集熱器的原理與技術(shù)，掌握太陽能熱利用的具體應(yīng)用形式，包括供熱水、供暖、制冷和熱發(fā)電，以及其他主要利用技術(shù)。畢業(yè)要求4：能夠基于科學(xué)原理與方法，結(jié)合具體生產(chǎn)實踐，分析、解決新能源勘查和開發(fā)利用中的技術(shù)問題。能夠正確認識行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢，具備文獻信息提煉、歸納能力。能夠提出工程問題的關(guān)鍵理論問題和技術(shù)難題，善于利用文獻資料及團隊技能開展初步科學(xué)研究與技術(shù)攻關(guān)。3.畢業(yè)后能夠從事太陽能工程設(shè)計、經(jīng)濟分析與優(yōu)化方法的應(yīng)用等基礎(chǔ)工作。畢業(yè)要求5：能夠針對新能源勘查、開發(fā)及綜合利用中的問題，開發(fā)、選擇與使用恰當?shù)募夹g(shù)、資源、現(xiàn)代工程工具和信息技術(shù)工具，并掌握文獻檢索、資料查詢及運用現(xiàn)代信息技術(shù)獲取相關(guān)信息的基本方法。三、課程教學(xué)的基本內(nèi)容及教學(xué)安排（一）課程教學(xué)的內(nèi)容及學(xué)時安排知識單元知識點學(xué)時數(shù)課程目標線下授課線上授課實驗/實踐1.緒論知識點1.1：全球能源發(fā)展概況；知識點1.2：我國能源發(fā)展的新形勢；知識點1.3：太陽能利用的特點；知識點1.4：太陽能熱利用技術(shù)進展。2課程目標12.太陽輻射知識點2.1：太陽；知識點2.2：太陽輻射能的計算；知識點2.3：太陽輻射的測量。2課程目標13.太陽能工程聚光原理知識點3.1：物體表面的光輻射性質(zhì)；知識點3.2：太陽能聚光的基本原理；知識點3.3：反射式聚光設(shè)計；知識點3.4：折射式聚光設(shè)計。2課程目標14.太陽能工程的傳熱學(xué)原理知識點4.1：導(dǎo)熱規(guī)律；知識點4.2：對流換熱；知識點4.3：輻射換熱。2課程目標15.太陽能集熱器知識點5.1：太陽能集熱器概述；知識點5.2：平板集熱器；知識點5.3：真空管集熱器。2課程目標25.太陽能集熱器知識點5.4：空氣集熱器；知識點5.5：聚光集熱器；知識點5.6：光伏-光熱（PV/T）集熱器；知識點5.7：集熱器的性能試驗。2課程目標26.太陽能熱水系統(tǒng)知識點6.1：太陽能熱水系統(tǒng)分類；知識點6.2：自然循環(huán)系統(tǒng)；知識點6.3：直流式系統(tǒng)。2課程目標26.太陽能熱水系統(tǒng)知識點6.4：強制循環(huán)系統(tǒng)；知識點6.5：太陽能熱水系統(tǒng)設(shè)計。2課程目標27.太陽能采暖系統(tǒng)知識點7.1：太陽能采暖系統(tǒng)概述；知識點7.2：采暖負荷估算。2課程目標27.太陽能采暖系統(tǒng)知識點7.3：被動式采暖系統(tǒng)；知識點7.4：主動式太陽能采暖系統(tǒng)。2課程目標28.太陽能制冷知識點8.1：太陽能制冷概述；知識點8.2：太陽能吸收式制冷；知識點8.3：太陽能吸附式制冷。2課程目標28.太陽能制冷知識點8.4：太陽能蒸氣噴射式制冷；知識點8.5：太陽能除濕式空調(diào)；知識點8.6：太陽能蒸氣壓縮式制冷。2課程目標29.太陽能熱發(fā)電的熱力學(xué)基礎(chǔ)知識點9.1：太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)概述；知識點9.2：熱力學(xué)基本概念知識點9.3：能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的熱力學(xué)分析方法。2課程目標29.太陽能熱發(fā)電的熱力學(xué)基礎(chǔ)知識點9.4：太陽能熱發(fā)電相關(guān)的主要熱力循環(huán)；知識點9.5：太陽能熱發(fā)電循環(huán)的熱力學(xué)優(yōu)化分析。2課程目標310.太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)知識點10.1：太陽能熱發(fā)電基本組成；知識點10.2：槽式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)；知識點10.3：塔式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)。2課程目標310.太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)知識點10.4：碟式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)；知識點10.5：集成式太陽能發(fā)電系統(tǒng)；知識點10.6：太陽能發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計方法；知識點10.7：太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)的技術(shù)經(jīng)濟分析。2課程目標3合計320四、本課程與其他課程的聯(lián)系學(xué)習本課程前需要學(xué)習新能源科學(xué)與工程專業(yè)導(dǎo)論、新能源科學(xué)與工程概論、新能源勘查方法與技術(shù)、新能源轉(zhuǎn)化與利用、新能源材料。五、教材與其他教學(xué)資源（含教學(xué)參考書或在線資源）（一）建議教材（建議選用新出版的國家級規(guī)劃教材）1.代彥軍，翁史烈.太陽能熱利用原理與技術(shù).上海交通大學(xué)出版社，20182.饒政華，李玉強，劉江維，廖勝明.太陽能熱利用原理與技術(shù).化學(xué)工業(yè)出版社，2020（二）其他教學(xué)資源1.王鑫.太陽能電池技術(shù)與應(yīng)用.化學(xué)工業(yè)出版社，20222.張興，曹仁賢.太陽能光伏并網(wǎng)發(fā)電及其逆變控制.機械工業(yè)出版社，20173.李玲，向嘉欣.太陽能電池減反射膜技術(shù).化學(xué)工業(yè)出版社，2020六、教學(xué)方法與學(xué)習建議授課方式：教學(xué)過程中采用多媒體課件的形式進行互動式教學(xué)，充分調(diào)動學(xué)生的主動性、積極性，使課堂成為積極互動的、高質(zhì)高效的課堂。注重實用性。鼓勵學(xué)生通過閱讀參考文獻、撰寫課程論文、開展課堂討論來與專業(yè)課相聯(lián)系，注重理論知識的專業(yè)應(yīng)用。通過課后布置適量思考題、練習題，引導(dǎo)學(xué)生自學(xué)，使學(xué)生深入理解基本原理和概念，提高分析和解決問題的能力。重點：掌握太陽能利用的特點、太陽輻射能的計算、太陽輻射的測量、太陽能聚光的基本原理、反射式聚光設(shè)計、折射式聚光設(shè)計、導(dǎo)熱規(guī)律、對流換熱、輻射換熱。難點：太陽能集熱器的原理與技術(shù)、太陽能工程設(shè)計、經(jīng)濟分析與優(yōu)化方法。后續(xù)自主學(xué)習建議：嘗試從事太陽能工程設(shè)計、經(jīng)濟分析與優(yōu)化方法相關(guān)應(yīng)用領(lǐng)域的學(xué)習和研究工作。七、課程考核及成績評定方式（一）課程考核本課程成績評定包括平時考核（平時到課率統(tǒng)計）、過程考核（隨堂問答、課堂測驗、課后作業(yè)）和終結(jié)性評價（期末考試）三部分，其中平時成績占課程總成績的10％，過程成績占課程總成績的30％，終結(jié)性評價成績占課程總成績的60％。具體要求及評分方法如下：平時成績：出勤成績采用扣分制，每缺勤一次扣平時成績1分，每遲到或早退一次扣平時成績0.5分，無故曠課4次以上者取消本次課程成績，占總成績的10%。過程成績：課堂測驗、課后作業(yè)要求學(xué)生必須獨立完成，未按時提交作業(yè)或作業(yè)有抄襲（雷同）現(xiàn)象的，該次作業(yè)成績按零分計，占總成績的30%。終結(jié)性評價：形式為閉卷考試，其成績占總成績的60%。（二）課程目標與考核內(nèi)容的關(guān)系課程具體目標與知識單元和考試內(nèi)容的關(guān)系如下：課程目標知識單元考試內(nèi)容課程目標1：掌握與太陽能熱利用相關(guān)的太陽輻射、光學(xué)、傳熱學(xué)基礎(chǔ)知識，具有較寬的知識面。1.緒論2.太陽輻射3.太陽能工程聚光原理4.太陽能工程的傳熱學(xué)原理重點考察太陽能利用的特點、太陽輻射能的計算、太陽輻射的測量、太陽能聚光的基本原理、反射式聚光設(shè)計、折射式聚光設(shè)計、導(dǎo)熱規(guī)律、對流換熱、輻射換熱。課程目標2：了解太陽能集熱器的原理與技術(shù)，掌握太陽能熱利用的具體應(yīng)用形式，包括供熱水、供暖、制冷和熱發(fā)電，以及其他主要利用技術(shù)。5.太陽能集熱器6.太陽能熱水系統(tǒng)7.太陽能采暖系統(tǒng)8.太陽能制冷9.太陽能熱發(fā)電的熱力學(xué)基礎(chǔ)重點考察平板集熱器、真空管集熱器、集熱器的性能試驗、太陽能熱水系統(tǒng)分類、強制循環(huán)系統(tǒng)、被