在北方寒冷地区,由于自然环境温度较低,为保证沼气工程常年正常、连续运行,需要消耗能源,通过加热系统对发酵原料和厌氧发酵反应器进行加热,维持发酵所需温度。沼气工程加热系统如何能有效、合理地利用能源,提高能源利用率,是沼气工程实现低能耗,高产能必须解决的现实问题。全面系统分析沼气工程全年热能损耗,探寻其分布规律,是实现沼气工程加热系统节能目标的基础条件。本文依据有效传热系数法,建立了沼气工程热能损耗的计算模型,并将模型应用到黑龙江省哈尔滨市一中温厌氧发酵的沼气工程中,获得了沼气工程每月热能损耗量。在此基础上,采用（火用）分析法和能级分析法,从能量价值的利用以及用能与供能双方在能量品质上是否合理匹配两个方面,对常用的燃煤锅炉加热、沼气锅炉加热、地下水源热泵加热、太阳能加热以及电热膜加热等5种沼气工程加热系统用能状况进行了分析和评价。本课题的研究方法克服了在厌氧发酵反应器能耗计算中,未考虑到太阳辐射引起的得热以及由天空辐射引起的热损失使得计算不够精确的不足,以及在以往的沼气工程加热系统能耗分析中仅以热力学第一定律为依据,以热效率作为用能评价的指标,没有考虑在能质利用方面的缺陷。在此基础上,本研究获得的结论如下:(1)通过对沼气工程实例计算分析,得到了沼气工程全年各月发酵料液温升的热能损耗和厌氧发酵反应器的热能损耗。其中,在厌氧发酵反应器总的热能损耗中,各月厌氧发酵反应器围护结构的传热耗热量占总耗热量的比例约为70%~90%,厌氧发酵反应器节能的关键在于围护结构的节能;在沼气工程总的热能损耗中,各月发酵原料温升能耗占沼气工程总能耗的比例约为85%~95%,说明此项能耗占沼气工程总能耗的绝大部分,是沼气工程加热系统能源消耗过程中的薄弱环节,回收沼气工程排出沼液中的余热,有益于沼气工程的节能降耗。(2)通过对各月沼气工程产能与总热能损耗的对比分析,结果表明,在哈尔滨地区,各月沼气工程热能损耗量占产能量的比例约为15%~37%。沼气工程在正常的中温厌氧发酵的情况下,产能量远大于热能损耗量,表明在北方寒冷地区实现沼气工程正能输出是可能的。(3)基于沼气工程加热系统（火用）分析和能级分析的理论研究和沼气工程全年热能损耗的计算,本文对不同沼气工程加热系统进行（火用）分析和能级分析。结果表明,五种沼气工程加热系统的（火用）效率约为2%~7%;沼气工程加热系统与用户系统的能级差在0.39~0.85之间。沼气工程加热系统的（火用）效率较低,其原因是沼气工程加热系统与沼气工程用户系统的能级差较大,用高品位能去完成一个低品位热能的任务,使得供能与用能双方用能过程不合理。相比于其他4种加热方式,地下水源热泵加热系统的（火用）效率最大,具有节能优势。