北方寒冷地区沼气工程冬季加热补偿能耗成本过高制约了沼气工程的发展,针对沼气工程中的核心装置厌氧发酵反应器进行节能途径的探究是极有必要的。低能耗厌氧发酵反应器围绕的核心问题就是反应器能够从能的“量”和“质”两方面合理有效的利用能源,以保证反应器厌氧发酵性能,使其节能高效运行。因此本文对建筑于地上厌氧发酵反应器的体形尺寸、保温层设置、供热系统?损耗进行了节能分析和研究;依据非稳态传热理论,建立了地下嵌入式厌氧反应器传热模型,并应用有限元法对其进行了分析、简化及求解。本文的主要工作和研究成果如下:（1）借用民用建筑领域中建筑体形系数这一概念,建立了工程中常见3种厌氧发酵反应器（平顶、锥顶、拱顶）的体形系数模型,依据体形系数与耗热量成正比的原则,利用MATLAB对3种反应器的体形系数模型进行求解,得到3种反应器最小体形系数分别为S_平型=3（π/V）^1/3、S_锥型≈2.72（π/V）^1/3、S_拱型≈2.62（π/V）^1/3。通过分析,在体型系数最小化的约束条件下,锥顶型和拱顶型反应器形状及尺寸不符合实际发酵工艺要求,低能耗厌氧发酵反应器宜采用圆柱形,其最佳高径比为1∶2。（2）在上述研究结果的基础上,基于厌氧发酵反应器的散热模型,分别采用了经济保温层厚度法、最大允许温降法及控制传热量梯度法。对不同地区厌氧发酵反应器的保温层厚度及热阻进行对比分析计算,结果表明,经济保温层厚度法、最大允许温降法在实际应用中存在一定程度上的缺陷,采用控制传热量梯度法基本满足实际工程要求,依据此法提出了哈尔滨、沈阳、北京地区在冬季室外计算温度下不同规模节能型反应器顶部、侧壁围护结构导热热阻的阈值。（3）通过对中温厌氧发酵反应器供热系统?分析,确定了供热系统供水温度为47℃、回水温度为40℃,供热系统?效率为86%,反应器供能与用能间能级差为0.018,表明供热系统用能效率较高,供需能级匹配合理。（4）以大型1000 m³沼气工程厌氧发酵反应器的尺寸为例,建立地下嵌入式厌氧发酵反应器的传热模型,将二维非稳态偏微分方程化简为标准的椭圆方程型偏微分方程,借助MATLAB软件利用有限元法对模型进行求解。得出了研究对象区域的温度场、热流分布、散热路径及反应器罐体周围的温度梯度。进而求得在不设保温层的条件下地下嵌入式反应器的传热耗热量为203321W,仅为同体量地上反应器的42.6%。