地源热泵或促推沼气工程工业化进程

    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。

    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。

    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。

    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2 267.45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1.1 m3/( m3·d)，25天后趋于稳定，且平均值保持在0.6 m3/( m3·d)，是国家标准规定值0.2～0.4 m3/( 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40 188.5 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。