太阳能热利用原理与技术 教学大纲
太阳能热利用原理与技术
一、课程说明
课程编号：100303Z10
课程名称：太阳能热利用原理与技术/ Principle and Technology of Solar Thermal Energy
课程类别：专业教育课程
学时/学分：64学时/4学分
先修课程：工程流体力学、传热学、工程热力学
适用专业：新能源科学与工程
教材：刘鉴民.太阳能利用原理技术工程[M].北京：电子工业出版社，2010年教学参考书：
1.三种人不能吃甘草泡水喝刘鉴民. 太阳能热动力发电技术[M]. 北京：化学工业出版社，2012年；
2.王志峰等. 太阳能热发电站设计[M]. 北京：化学工业出版社，2012年；
3.Christoph Richter, Daniel Lincot. Solar Energy [M]. Springer, 2013年。
二、课程设置的目的意义
太阳能热利用原理与技术课程是为新能源科学与工程专业设立的专业核心必修课，课程的设置目的是让学生在学习热科学、光学、化学等交叉学科的基础上，了解太阳能热利用中的科学与工程问题，将太阳能热收集、热转换和热应用技术联系起来，构建太阳能热收集－转换－利用的知识体系。结合本专业的“新能源科学与工程”方向的要求，既关注太阳能光热转换和光热利用中的的基本科学问题，也关注太阳能热利用设备与系统设计、运行、管理中的工程技术问题，有利于创新性、系统性地开发太阳能资源。经过一系列课程实践和训练，学生掌握基本的创新方法，具有综合运用理论和技术手段研究和试验太阳能热利用系统和过程的能力，为从事新能源及相关行业的研发工作奠定基础。
三课程的基本要求
按照本专业培养方案的培养要求，参照培养方案中课程体系与培养要求的对应关系矩阵，本课程承载以下知识、能力和素质培养的具体要求。 
1.知识：掌握太阳能光热转换的基础理论、以及各种太阳能热收集和热应用技术的基本理论和方法；重点掌握太阳能辐射资源评估、太阳能聚光集热、太阳能建筑一体化、太阳能热发电的工作原理和分析方法。
2.能力：具备太阳能热利用工程研发、设计和管理的能力，熟悉太阳能供热（包括太阳能热水、采暖、制冷等）系统、太阳能热发电（包括槽式、塔式、碟式太阳能热发电等）系统等设计计算和工程经济分析的基本方法。
3.素质：建立新能源科学、技术、工程一体的观念，通过课程中的分析讨论辩论培养分析沟通交流素质，建立太阳能热收集－转换－利用全过程的思维模式，提升理解设计、运行、管理与经济决策的基本素质。通过课外导学的模式，提升自主学习和终身学习的意识，形成不断学习和适应发展素质。
四、教学内容、重点难点及教学设计
500字美文摩的拼音组词
章节
教学内容
总学
时
学时分配
教学
多媒体设计与制作
重点
教学难点
教学方案设计（含教学方法、教学手段）
讲课
(含研讨)
实
办公室文员工作内容
践
第1章太阳
辐射
太阳辐射基础知识
8
2
日 地 天文关系、太 阳 辐射 的 衰减
与太阳相关的角度，大气透明度
课堂多媒体讲授基本知识，课后布置与太阳相关的角度、大气透明度等计算的作业。
太阳辐射能的计算与测量
4
4
太 阳 辐射 能 的计 算 与测 量 方法
太阳辐射 强度、辐射总量的计算
课前导学（前修课知识归纳与思考题），课堂多媒体讲授基本知识，课后安排太阳辐射监测实验，布置太阳辐射能计算的  作业。
太阳能资源评估，集热面优化设计
2
太 阳 能资 源 计算方法，集 热 面射 能 的计 算 与优化
太阳能资源，集热面辐射能的计算 方法
课前导学，课堂多媒体讲授基本知识，课后布置太阳能资源评估方法及应用的课外阅读与报告，布置集热面优化计算与设计作业。
光辐射性质、太阳能聚光设计
原理
2
太 阳 能聚 光 方式 及 设计原理
太阳能聚光设计 原理
课前导学，课堂多媒体讲授基本知识，结合课外自学和课上提问抢答等  形式。
第2章太阳能工程光学设计原理
反射、折射式太阳能聚光设计
8
2
反射式、折 射 式聚 光 设计
槽形、旋转抛物面聚光计算
课前自学和课堂讲解相结合等形式，课后安排太阳能槽形聚光系统设计计算。
平板集热，集热器性能测试
2
2
平 板 集热过程，集 热 器性 能 测试方法
平板集热性能分析
课前导学，课堂多媒体讲授基本知识，并安排平板集热器性能测试实验。
第3章太阳能光热转换技术
真空管集热、太阳能空气加热
8
2
2
真 空 管集 热 过程，空气集 热 过程
真空管集热、空气集热性能分析
课前导学，课堂多媒体讲授基本知识，并安排真空管集热器性能测试实验。
聚光集热
2
2
点、线聚焦集热 过程
聚光集热性能分析
课前导学，课堂多媒体讲授基本知识，并安排聚光集热器性能测试实验。
涂层材料
2
光 谱 选择 性 表面原理、材 料 与制作
光谱选择性吸收、透过原理与作用
课外自学和课上提问抢答相结合，一般归纳和重点解析相结合。
太阳能热水系统
4
太 阳 能热 水 系统类型、原理、  设计
太阳能热水系统的设计方法
课堂多媒体讲授基本知识，课后布置小型太阳能热水系统设计任务。
第4章太阳能供热
系统
太阳能采暖系统
2
太 阳 能采 暖 系
统 的 组成 与 设计
太阳能采暖系统的设计方法
课外自学和课堂多媒体讲授、提问相结合，一般归纳和重点解析相结合。
太阳能供热工程性能评估
8
2
太 阳 能供 热 工程 性 能评估
太阳能供热工程技术经济 分析
课外自学和课堂多媒体讲授、提问相结合，布置太阳能供热工程性能评估作业。
太阳能热发电系统工作原理
4
火 力 发电 基 本原理，太阳 能 热发 电 原理、基本组 成 及系 统 分析
太阳能热发电循环特点
采用多媒体视频与动画，讲授基本知识，课后布置太阳能热发电站现状调查与分析的课外阅读与讨论。
第5章太阳能热发电基础
太阳能热发电系统总体设计方法
8
4
电 力 负荷 与 发电流程，电 站 设计原则、方 法 和 步骤
电站设计总体参数描述，年发 电量、储热量、聚光场 确定
采用多媒体视频与动画，讲授基本知识，课后布置太阳能热发电站现状调查与分析的课外阅读与讨论。
槽式太阳能热发电站系统概述
2
槽 式 太阳 能 热发 电 站的 系 统组 成 与工 作 原理
槽式太阳能热发电原理及设备
课外自学和课堂多媒体讲授、提问相结合，一般归纳和重点解析相结合。
第6章槽式太阳能热发电
主要部件设计
8
4
4
聚 光 系统、吸热器系统、储 热 系统设计
聚光系统、吸热器系统、储热系统设计
课堂多媒体讲授基本知识，布置小型太阳能热发电系统设计任务（槽式、塔式、碟式系统任选），并安排太阳能接收器热性能测试实验。
槽式太阳能热发电系统性能分析与优化
2
优化设计分析
发电系统模拟与优化方法
课外自学和课堂多媒体讲授、提问相结合，重点讲解槽式热发电系统优化分析方法。
塔式太阳能热发电站系统概述
2
塔式 太阳能 热发电 站的系 统
组成与工作  原理
塔式太阳能热发电原理及 设备
课外自学和课堂多媒体讲授、提问相结合，一般归纳和重点解析相结合。
第7章塔式太阳能热发电
6
主要部件设计
4
聚 光 系统、吸热器系统、储 热 系统设计
对比朗肯与布雷顿循环系统设计方法
课堂多媒体讲授基本知识，布置小型太阳能热发电系统设计任务（槽式、塔式、碟式系统任选）。
塔式太阳能热发电系统性能分析与优化
2
优化设计分析
发电系统模拟与优化方法
课外自学和课堂多媒体讲授、提问相结合，重点讲解塔式热发电系统优化分析方法。
碟式太阳能热发电站系统概述
2
碟 式 太阳 能 热发 电 站的 系 统组 成 与工 作 原理
碟式太阳能热发电原理及 设备
课外自学和课堂多媒体讲授、提问相结合，一般归纳和重点解析相结合。
第8章碟式太阳能热发电
主要部件设计，性能分析与优化
4
4
聚 光 系统、吸热器系统、储 热 系统设计，性 能 分析方法
聚光系统、吸热器系统、储热系统设计，性能分析 方法
课外自学和课堂多媒体讲授、提问相结合，重点讲解碟式热发电系统优化分析方法，并布置太阳能热发电系统设计方法的课外阅读。
太阳能制冷
2
2
太 阳 能制 冷 技术原理、能 量 转换 及 性能分析
太阳能吸收式制冷
课堂多媒体讲授基本知识，并观摩太阳能氨-水吸收式制冷演示实验。
第9章太阳能其他热利用
技术
太阳能热化学、工业热过程、干燥等
2
2
热化学、工 业 热过程、干燥 等 技术原理
太阳能热化学系统能量平衡分析
课外自学和课堂多媒体讲授、提问相结合，一般归纳和重点解析相结合。
习题讲解及复习
2
64
64
合计
五、实践教学内容和基本要求
与该课程相关的实验有4个，实验课时没有计入本课程的教学课时。具体实验内容与要求等安排计划见《新能源专业综合实验》教学大纲。实验名称及内容如下：
实验名称
实验内容
学时
基本要求
太阳能平板型集热器性能测试
测试太阳能非聚光型集热器性能，绘制太阳能非聚光型集热器归一化温差— 效率关  系图。
2
根据课堂教学内容，开展室外自然太阳辐射下太阳辐射检测、太阳能集热器等热性能的测试与计算。
太阳能热水系统性能测试
测试及评价太阳能热水性能，分析太阳能热水系统热损失及其影响因素。
2
根据课堂教学内容，开展太阳能热水系统设计实验、运行状态测试实验以及相关控制技术实验。
太阳能聚光集热器性能测试
测试聚光型太阳能集热器性能，分析聚光型太阳能集热器聚光比、能力平衡。
2
根据课堂教学内容，开展室外自然太阳辐射下聚光集热器等热性能的测试与  计算。
太阳能接收器热性能测试
测试太阳能接收器热性能，分析太阳能接收器热效率、温升能力及其影响因素。
4
根据课堂教学内容，开展模拟光源辐射下太阳能接收器热性能的测试与计算。
五、考核方式及成绩评定
教学过程中采取讲授、讨论、作业、设计、课前导学的方式进行，注重过程考核，考核方式包括：课堂考勤、课内互动与提问、课外阅读与讨论、设计报告、课外作业、期末考试等；过程考核占总评成绩的50%，期末考试点50%。
考核方式
考核内容
成绩比例（%）
备注
课堂考勤 钱学森的名言
主动性和团队素质
10
课内互动与提问
基本知识，学习主动性
10
课外阅读与讨论
分析能力，交流素质
10
分组进行
设计报告
创新和解决问题能力
10
分组进行
课外作业
文献和自学能力与素质
10
期末考试
课程知识和分析能力
50
六、大纲主撰人：                大纲审核人：

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