海洋中温跃层的存在,使得人们可以借助海洋温差能以利用大量的海洋热能。研究利用次表层海水作城市区域空调冷源的机理,可以为利用海洋的冷量组成经济、节能、环境友好的地区性大规模空调系统提供参考,达到缓解夏季空调引发的电荒,节约能源、保护环境和改善生态的目的。本学位论文首次提出了一种在一定深度的海区设置换热单元制取冷媒水的方案,通过对传统陆上换热系统和海中换热系统的数值计算和理论分析表明,海中换热系统存在其应用优势和节能环保的效果。为了避免设置庞大的人工管网系统远距离输运冷媒水所导致的管道锈蚀损坏、设施维护保养成本增加的问题,本论文提出了采用地下含水层进行冷媒水输运的方案,突破了传统的含水层“储能”利用模式,从一个全新的角度发掘了地下含水层的作用,并初步论证了利用与大气环境相隔绝的、具有良好透水性和富水性的水文地质结构作为输水通道输运冷媒水的机理。本论文先后对冷媒水在地下含水层中的渗流和冷量传递过程中可能出现的实际问题进行了简化和合理的假设,并且提出了采用过量注入的方式减小或者避免发生地面沉降、用疏导井的方式引导冷媒水的流向并疏通地下含水层通道、用干扰井来限制或者控制冷媒水的流动范围等措施。在描述冷媒水渗流的整体过程时,利用锋面的假设求出了冷媒水渗流的状态,通过采用不同时间步长叠加验证的方法保证了计算结果的相对准确性,也减少了计算量和求解时间。本论文建立了冷量传递过程的热模型,对其进行了离散求解,并利用流线的特性对结果进行了分析,结果表明,地下含水层输运冷媒水过程中冷量的损失随着时间的增加逐年减少,在抽注水过程持续一段时间后,抽水井处的水流温度就能够达到要求,另外,还讨论了岩层热性质对冷量输运过程的影响。本论文最后从能量利用的角度分别对海水空调结合热泵技术供冷和传统电制冷的供冷方式进行了讨论。结果显示,采用地下含水层输水或者管网输水结合水源热泵技术为城市空调供冷是节能的。虽然采用地下含水层输运冷量的方案初期投入较大,但是该方案的能源消耗是随着时间的增加逐年减小的。本学位论文验证了利用次表层海水做冷源的构想,即通过设置在海中的换热单元得到冷媒水,采用沿海地区适当的地质结构输运冷媒水,进行区域空调供冷。论文证明了其潜在的节能效果和环保效益,这种供冷方式不仅可应用于高盐度海区、提高海水冷量利用率,还能使城市空调耗能(电能)逐年减少。因此,利用次表层海水提供城市空调冷源,特别是采用地下含水层进行冷媒水输运的方案是一种符合可持续发展要求的区域空调供冷模式。