随着人类生活与生产水平的不断提高,能源需求也与日俱增,如何解决好可持续发展与能源需求之间的矛盾是我们不得不面临的历史性问题。站在中华民族持续发展的高度,迫切需求我们倡导节约资源、调整经济结构和建立可持续发展的生产模式。合理开发利用可再生能源是解决当前问题的有效途径。近年来,具有清洁低碳、原料丰富、可替代化石能源等优点的生物质能(沼气),受到了广大科技工作者的研究与关注。目前为止,沼气因为可直接燃烧用于炊事、照明、供暖、发电,并且可用作沼气发酵的原料种类繁多,很多国家都出台了有关政策,鼓励沼气产业的推广与发展。然而,由于我国当前农村户用沼气的推广主要是以农业部的农村生态富民计划为动力,没有具体研究分析本地区是否具有沼气发展的气候、社会、粪肥资源等关键问题,从而导致在使用过程中出现了一些问题。由于盲目性的发展,大多数沼气池在建造的时候没有考虑保温问题,在冬季会出现产气不足或停止产气的现象,使用效率低,全年难以实现均衡供气。因此,为了更有效的推广与发展户用沼气,本文分析了户用沼气区域适用性,为合理推广户用沼气提供科学的理论依据;同时在评价过程中及实地调研发现温度是制约沼气冬季正常使用的主要瓶颈,如何增加冬季沼气池的发酵温度,确保沼气池全年供气,是亟待解决的关键问题,以所研究区域为例研究了相应的增效方案,确保沼气全年健康使用,提高农民使用沼气的积极性。首先,本文从气候、社会、经济、能源、技术5个方面,选取影响户用沼气区域适用性的10个具体指标,建立户用沼气区域适用性评价指标体系,利用改进层次分析法(AHP)确定指标权重,运用模糊运算求出综合评价值;分析影响户用沼气使用的关键因素,计算了安装保温层前后的沼气池耗热。得出了以下结论:(1)全面合理的考虑影响户用沼气区域适用性的各种因素,从气候、社会、经济、能源、技术5个方面选取了10个具体指标,构建了户用沼气区域适用性评价体系。(2)利用改进的AHP法计算指标权重,避免了依赖专家经验构造判断矩阵,去除了人为主观性。权重值与已有的研究较为接近,评价结果与各地的实际情况比较符合,说明改进的AHP法在户用沼气区域适用性评价中是切合实际的。(3)通过对湖南省14个州市的户用沼气区域适用性的综合评价,得出岳阳市>衡阳市>长沙市>湘潭市>益阳市>永州市>株洲市>郴州市>娄底市>邵阳市>常德市>怀化市>张家界市>湘西自治州;岳阳市、长沙市、衡阳市等,应扩大宣传力度,积极引导农民使用沼气。湘西自治州、怀化市等,政府应加大沼气补贴金额,减轻农民负担。张家界市应该充分利用当地的温度条件,积极调整农业发展结构,适当增加畜牧业在农业中的比重,以此来满足沼气发酵原料的需求。对湖南省的户用沼气推广具有一定的参考作用,有效缓解能源压力,保护生态环境,提高农民生活水平。(4)以湖南省某地区的实际气候条件为例,研究了冬季最冷月沼气池在设计温度条件下的顶部散热、侧壁散热和底部散热。根据实际情况,选择了合适的保温材料,利用经济保温层厚度计算方法,计算了沼气池的保温层厚度。对比保温前,发现安装保温层能够减少50%以上的散热。(5)结合湖南省某地区的实际情况,研究利用太阳能辅助加热沼气池系统。根据实际情况计算出倾斜面上太阳能的总辐射强度完成了太阳能辐射强度计算;根据10立方米沼气池的总耗热,计算了太阳能集热器的面积,换热盘管的长度与换热面积。