寒冷季节沼气池加温系统的选择，是促进沼气工程工业化进程和经济运行与否的关键因素之一。经工程实践及经济性分析表明，有关专家最新研制的地源热泵式加温系统在沼气工程中应用，具有经济合理和环保节能的特点，在我国具有广阔的开发应用前景。

沼气是适合在中国农村推广利用的可再生能源.为解决冬季沼气池产气量受低温影响的问题，该文分析了现有的几种沼气池加温保温方式，提出了一种地源热泵式的新型加温保温方法，并在实际工程上进行了运行试验.结果表明:地源热泵式加温保温方法能够使沼气池的发酵温度保持在(32±2)℃范围内，池容产气率保持在0.6m~3/(m~3·d)左右，有时候可以达到1.1 m~3/(m~3·d).系统运行期间，地源热泵机组制热效率保持在3.6左右，系统COP为2.7左右，一次能源利用系数可达到0.84；相对于电热膜加温系统，采用地源热泵式加温系统节能率达到63%。

沼气池内温度场的分布及其变化将直接影响到整个系统的产气量和产气速率。本文在采用地源热泵加温厌氧消化池的前提下，通过在具体工程沼气池内布置三层温度探头的方法，研究和分析了中温发酵沼气池实际运行中，温度场的分布特性。结果表明，采取保温措施后发酵池外壁散热损失较小，在没有加温和进料的情况下，降温幅度在每小时0.054℃左右；进料是导致发酵池内温度下降的另一原因，在进料的十几分钟里，降温幅度可达0.5℃；在地源热泵加温过程中，池内平均升温每小时为0.27℃左右，但池内温度场分布并不均匀，呈现中下层均匀稳定，上层不均匀不稳定，中下层温度高而上层温度低的分布规律。试验结果还表明，加温盘管的位置和搅拌对池内温度场的分布也有着很大影响。

目前沼气池加温方式有很多，包括电热膜加温、太阳能加温、化石能源热水锅炉加温、沼气锅炉加温、沼气发电余热加温和燃池式加温等。但对中等规模养殖场废水治理工程来讲，目前尚没有比较经济合理和节能环保的加温方式。研究人员基于能源利用率和建设成本的考虑，开发了一种地源热泵式沼气池加温系统。

刊登于《农业工程学报》2010年第2期，由同济大学现代科学与工程研究院生物质能源研究中心石惠娴副教授、朱洪光副教授撰写的题为"地源热泵式沼气池加温系统"的研究报告，介绍了这一创新技术。

为了检验地源热泵式加温系统的运行性能及效果，以上海市某沼气集中供气示范工程为对象，在2008－2009年寒冷季节进行了试验研究。试验从2009年1月6日开始，历经60天，数据显示：①沼气池内发酵温度基本保持在(32±2)℃左右，在中温发酵的范围，有时可以达到35℃；②工程60天总产气量为2267.45立方米，日产量为37.8立方米，按平均每户日用气量1.2立方米计算，可以供31.5户使用。系统在冬季寒冷季节也能满足设计之初确定的30家用户使用；③经计算，池容产气率（指沼气池单位体积内每天生产的沼气量）能够达到1.1m3/(m3·d)，25天后趋于稳定，且平均值保持在0.6m3/(m3·d)，是国家标准规定值0.2～0.4m3/(m3·d)的1.5～3倍；④经计算，地源热泵机组制热效率（COP）保持在3.6左右，系统COP为2.7左右，系统的一次能耗较小，一次能源利用系数可达到0.84，与电热膜加温系统相比节能率为63%，。⑤经计算，该系统相比电热膜加温系统可以增加投资效益净现值40188.5元，具有长远投资效益高的特点。

结论表明：地源热泵加温系统应用在沼气工程中是可行的，并且能够高效运行。而且系统能自动运行，操作简单，很好的利用了土壤热量，能耗小，无需燃料，没有污染，不受天气影响。通过技术经济分析可知，地源热泵式加温系统能够显著提高冬季厌氧发酵工艺的产气率。而且沼气发酵系统的产气率可以在改善加温系统的条件下还有进一步提升的空间。

地源热泵加温系统的能源约70%来自地下土壤的热量，有利于保护环境。沼气工程在满足农户生活用能需求的同时，不但解决了养殖场等工程中的废物处理问题，减少了污染，还可以提供良好的有机化肥。同时地源热泵加温系统利用的地热能和及沼气工程的主要产品沼气都属于绿色、可再生能源，环境效益显著。