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(hào)：041953005課程性質(zhì)：□必修選修課程類別：□通識(shí)課程專業(yè)課程￡實(shí)踐教學(xué)適用專業(yè)：新能源科學(xué)與工程課程學(xué)時(shí)：總課時(shí)32，其中：理論32、實(shí)驗(yàn)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(jiǎn)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(dòng)力、光學(xué)、材料、化學(xué)、建筑等多個(gè)學(xué)科領(lǐng)域知識(shí)，從理論上加以闡述，力求融會(huì)貫通。為了進(jìn)一步完善學(xué)生的知識(shí)結(jié)構(gòu)，強(qiáng)化學(xué)生的工程實(shí)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(duì)太陽能制冷、太陽能熱發(fā)電等方面的知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行了強(qiáng)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(jì)、經(jīng)濟(jì)分析與優(yōu)化方法的應(yīng)用。同時(shí)，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(shí)，并注重了對(duì)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(biāo)及與畢業(yè)要求的關(guān)系（一）課程目標(biāo)課程總目標(biāo)：本課程旨在讓學(xué)生學(xué)習(xí)太陽能熱利用原理與技術(shù)的基本理論和專業(yè)知識(shí)，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(biāo)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(shí)，具有較寬的知識(shí)面（融入“大國(guó)工匠精神”、“科學(xué)探索精神”等思政元素）；課程目標(biāo)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(biāo)3：畢業(yè)后能夠從事太陽能工程設(shè)計(jì)、經(jīng)濟(jì)分析與優(yōu)化方法的應(yīng)用等基礎(chǔ)工作。（二）課程目標(biāo)與畢業(yè)要求的對(duì)應(yīng)關(guān)系本課程目標(biāo)支持的主要畢業(yè)要求如下表：課程目標(biāo)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(shí)，具有較寬的知識(shí)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(shí)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(rèn)識(shí)行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢(shì)，具備文獻(xiàn)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(xiàn)資料及團(tuán)隊(duì)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(shí)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(rèn)識(shí)行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢(shì)，具備文獻(xiàn)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(xiàn)資料及團(tuán)隊(duì)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(jì)、經(jīng)濟(jì)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(duì)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(dāng)?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(xiàn)檢索、資料查詢及運(yùn)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(shí)安排知識(shí)單元知識(shí)點(diǎn)學(xué)時(shí)數(shù)課程目標(biāo)線下授課線上授課實(shí)驗(yàn)/實(shí)踐1.緒論知識(shí)點(diǎn)1.1：全球能源發(fā)展概況；知識(shí)點(diǎn)1.2：我國(guó)能源發(fā)展的新形勢(shì)；知識(shí)點(diǎn)1.3：太陽能利用的特點(diǎn)；知識(shí)點(diǎn)1.4：太陽能熱利用技術(shù)進(jìn)展。2課程目標(biāo)12.太陽輻射知識(shí)點(diǎn)2.1：太陽；知識(shí)點(diǎn)2.2：太陽輻射能的計(jì)算；知識(shí)點(diǎn)2.3：太陽輻射的測(cè)量。2課程目標(biāo)13.太陽能工程聚光原理知識(shí)點(diǎn)3.1：物體表面的光輻射性質(zhì)；知識(shí)點(diǎn)3.2：太陽能聚光的基本原理；知識(shí)點(diǎn)3.3：反射式聚光設(shè)計(jì)；知識(shí)點(diǎn)3.4：折射式聚光設(shè)計(jì)。2課程目標(biāo)14.太陽能工程的傳熱學(xué)原理知識(shí)點(diǎn)4.1：導(dǎo)熱規(guī)律；知識(shí)點(diǎn)4.2：對(duì)流換熱；知識(shí)點(diǎn)4.3：輻射換熱。2課程目標(biāo)15.太陽能集熱器知識(shí)點(diǎn)5.1：太陽能集熱器概述；知識(shí)點(diǎn)5.2：平板集熱器；知識(shí)點(diǎn)5.3：真空管集熱器。2課程目標(biāo)25.太陽能集熱器知識(shí)點(diǎn)5.4：空氣集熱器；知識(shí)點(diǎn)5.5：聚光集熱器；知識(shí)點(diǎn)5.6：光伏-光熱（PV/T）集熱器；知識(shí)點(diǎn)5.7：集熱器的性能試驗(yàn)。2課程目標(biāo)26.太陽能熱水系統(tǒng)知識(shí)點(diǎn)6.1：太陽能熱水系統(tǒng)分類；知識(shí)點(diǎn)6.2：自然循環(huán)系統(tǒng)；知識(shí)點(diǎn)6.3：直流式系統(tǒng)。2課程目標(biāo)26.太陽能熱水系統(tǒng)知識(shí)點(diǎn)6.4：強(qiáng)制循環(huán)系統(tǒng)；知識(shí)點(diǎn)6.5：太陽能熱水系統(tǒng)設(shè)計(jì)。2課程目標(biāo)27.太陽能采暖系統(tǒng)知識(shí)點(diǎn)7.1：太陽能采暖系統(tǒng)概述；知識(shí)點(diǎn)7.2：采暖負(fù)荷估算。2課程目標(biāo)27.太陽能采暖系統(tǒng)知識(shí)點(diǎn)7.3：被動(dòng)式采暖系統(tǒng)；知識(shí)點(diǎn)7.4：主動(dòng)式太陽能采暖系統(tǒng)。2課程目標(biāo)28.太陽能制冷知識(shí)點(diǎn)8.1：太陽能制冷概述；知識(shí)點(diǎn)8.2：太陽能吸收式制冷；知識(shí)點(diǎn)8.3：太陽能吸附式制冷。2課程目標(biāo)28.太陽能制冷知識(shí)點(diǎn)8.4：太陽能蒸氣噴射式制冷；知識(shí)點(diǎn)8.5：太陽能除濕式空調(diào)；知識(shí)點(diǎn)8.6：太陽能蒸氣壓縮式制冷。2課程目標(biāo)29.太陽能熱發(fā)電的熱力學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)點(diǎn)9.1：太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)概述；知識(shí)點(diǎn)9.2：熱力學(xué)基本概念知識(shí)點(diǎn)9.3：能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的熱力學(xué)分析方法。2課程目標(biāo)29.太陽能熱發(fā)電的熱力學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)點(diǎn)9.4：太陽能熱發(fā)電相關(guān)的主要熱力循環(huán)；知識(shí)點(diǎn)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(biāo)310.太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)知識(shí)點(diǎn)10.1：太陽能熱發(fā)電基本組成；知識(shí)點(diǎn)10.2：槽式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)；知識(shí)點(diǎn)10.3：塔式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)。2課程目標(biāo)310.太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)知識(shí)點(diǎn)10.4：碟式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)；知識(shí)點(diǎn)10.5：集成式太陽能發(fā)電系統(tǒng)；知識(shí)點(diǎn)10.6：太陽能發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法；知識(shí)點(diǎn)10.7：太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析。2課程目標(biāo)3合計(jì)320四、本課程與其他課程的聯(lián)系學(xué)習(xí)本課程前需要學(xué)習(xí)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(guó)家級(jí)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(qiáng)，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(jī)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(xí)建議授課方式：教學(xué)過程中采用多媒體課件的形式進(jìn)行互動(dòng)式教學(xué)，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的主動(dòng)性、積極性，使課堂成為積極互動(dòng)的、高質(zhì)高效的課堂。注重實(shí)用性。鼓勵(lì)學(xué)生通過閱讀參考文獻(xiàn)、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(shí)的專業(yè)應(yīng)用。通過課后布置適量思考題、練習(xí)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(diǎn)：掌握太陽能利用的特點(diǎn)、太陽輻射能的計(jì)算、太陽輻射的測(cè)量、太陽能聚光的基本原理、反射式聚光設(shè)計(jì)、折射式聚光設(shè)計(jì)、導(dǎo)熱規(guī)律、對(duì)流換熱、輻射換熱。難點(diǎn)：太陽能集熱器的原理與技術(shù)、太陽能工程設(shè)計(jì)、經(jīng)濟(jì)分析與優(yōu)化方法。后續(xù)自主學(xué)習(xí)建議：嘗試從事太陽能工程設(shè)計(jì)、經(jīng)濟(jì)分析與優(yōu)化方法相關(guān)應(yīng)用領(lǐng)域的學(xué)習(xí)和研究工作。七、課程考核及成績(jī)?cè)u(píng)定方式（一）課程考核本課程成績(jī)?cè)u(píng)定包括平時(shí)考核（平時(shí)到課率統(tǒng)計(jì)）、過程考核（隨堂問答、課堂測(cè)驗(yàn)、課后作業(yè)）和終結(jié)性評(píng)價(jià)（期末考試）三部分，其中平時(shí)成績(jī)占課程總成績(jī)的10％，過程成績(jī)占課程總成績(jī)的30％，終結(jié)性評(píng)價(jià)成績(jī)占課程總成績(jī)的60％。具體要求及評(píng)分方法如下：平時(shí)成績(jī)：出勤成績(jī)采用扣分制，每缺勤一次扣平時(shí)成績(jī)1分，每遲到或早退一次扣平時(shí)成績(jī)0.5分，無故曠課4次以上者取消本次課程成績(jī)，占總成績(jī)的10%。過程成績(jī)：課堂測(cè)驗(yàn)、課后作業(yè)要求學(xué)生必須獨(dú)立完成，未按時(shí)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(jī)按零分計(jì)，占總成績(jī)的30%。終結(jié)性評(píng)價(jià)：形式為閉卷考試，其成績(jī)占總成績(jī)的60%。（二）課程目標(biāo)與考核內(nèi)容的關(guān)系課程具體目標(biāo)與知識(shí)單元和考試內(nèi)容的關(guān)系如下：課程目標(biāo)知識(shí)單元考試內(nèi)容課程目標(biāo)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(shí)，具有較寬的知識(shí)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(diǎn)考察太陽能利用的特點(diǎn)、太陽輻射能的計(jì)算、太陽輻射的測(cè)量、太陽能聚光的基本原理、反射式聚光設(shè)計(jì)、折射式聚光設(shè)計(jì)、導(dǎo)熱規(guī)律、對(duì)流換熱、輻射換熱。課程目標(biāo)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(diǎn)考察平板集熱器、真空管集熱器、集熱器的性能試驗(yàn)、太陽能熱水系統(tǒng)分類、強(qiáng)制循環(huán)系統(tǒng)、被