由于地层的蓄热作用,温度波在向地层深处传递时,不仅造成温度波的衰减,还有时间的延迟。 随着深度的增加,温度变化的幅度越来越小。这种以24小时为周期的日温度波动影响深度只有1.5m左 右,当深度大于1.5m,日温度波动由于衰减可以忽略不计[8]。除日温度波动外,土壤表层温度还随着 年气温变化而波动,年温度波动波幅大、周期长,影响深度比日温度波动大得多。通过实际测量可以 看岀,当达到一定深度,年温度波幅数值已经衰减到接近零,在一般工程计算中可以忽略不计,也就 是说,地层温度达到了一个近似的恒定值,此处称为恒温层。恒温层的深度因地层的构成材质的不同 而变化,未受人为影响的地层温度称为地层原始温度,其值与土壤表面年平均温度基本相等,我国主 要城市地面温度(即恒温层温度)及温度波幅见附录2-4 为了计算及叙述方便,一般以15m作为恒温层的分界线,深度小于15m的地层称为浅层,大于15m 称为深层。在浅层地层中,不同深度的地层原始温度随时间而变化:而深层地层的原始温度则认为不 随时间变化,但这个温度一般要比地面气温的全年平均值高1~3℃(见附表2-4),这是由于地球深处 存在恒定热源造成的。受地热的影响,深度每增加30米,地层平均温度一般就会增加1℃左右。这个数 值是一个估算的值,实际上它跟地层的结构和地热源的条件有很大关系。在浅地层原始温度的计算 中,常忽略日温度波动以及地热的影响,可以使计算简化 由于地层的蓄热作用,温度波在向地层深处传递时,不仅造成温度波的衰减,并且相对于地面温 度波而言,还有时间上的延迟。影响地层温度波衰减和延迟的主要因素是地层材料的导温系数、深度 和波动周期。同一地层深度处导温系数越大(如岩石),温度波波幅衰减程度越小,延迟时间越短; 导温系数越小(如干燥土壤),温度波波幅衰减程度越大,延迟时间越长;深度越大,温度波波幅衰 减程度越大,延迟时间越长:波动周期越大,同一地层深度温度波波幅衰减程度越小,延迟时间越 长 图2-21为某市不同深度地层原始温度全年变化曲线,由图中可以看出,不仅随着地层深度的增 加,温度波的波幅衰减越大(即波幅越小),并且温度波的峰值也随着地层深度的增加而延迟出现 地层表面(y=0)的温度波动幅度基本等于室外气温全年波动的幅度。例如,北京全年最大月平均温 差30.8℃,由此得北京室外气温全年波幅为154℃,地层表面温度全年波幅为154℃ 在地下建筑的空调负荷计算中,需要对不同深度处的地层温度进行预测。可以采用付立叶导热微 分方程求解地层在周期温度作用下的温度场。假定地壳是一个半无限大的物体,不考虑地热的影响, 有 20 式中,a为地层材质的导温系数(m2/h),y是深度(m),τ是时间,θ为过余温度(℃),即地层内任意 点的瞬间温度与全年地层表面平均温度的差值。如任意瞬间地层内任意点的温度为yn,0,n为地层某 深度在某一瞬间的过余温度值,而全年地面平均温度为g,相当于最冷月地面温度和最热月地面温度 的平均值,则有 由于地表温度是与大气温度同步变化,也是作余弦函数波动。因此,第一类边界条件为:21 由于地层的蓄热作用，温度波在向地层深处传递时，不仅造成温度波的衰减，还有时间的延迟。 随着深度的增加，温度变化的幅度越来越小。这种以24小时为周期的日温度波动影响深度只有1.5m左 右，当深度大于1.5m，日温度波动由于衰减可以忽略不计[8]。除日温度波动外，土壤表层温度还随着 年气温变化而波动，年温度波动波幅大、周期长，影响深度比日温度波动大得多。通过实际测量可以 看出，当达到一定深度，年温度波幅数值已经衰减到接近零，在一般工程计算中可以忽略不计，也就 是说，地层温度达到了一个近似的恒定值，此处称为恒温层。恒温层的深度因地层的构成材质的不同 而变化，未受人为影响的地层温度称为地层原始温度，其值与土壤表面年平均温度基本相等，我国主 要城市地面温度（即恒温层温度）及温度波幅见附录2-4。 为了计算及叙述方便，一般以15m作为恒温层的分界线，深度小于15m的地层称为浅层，大于15m 称为深层。在浅层地层中，不同深度的地层原始温度随时间而变化；而深层地层的原始温度则认为不 随时间变化，但这个温度一般要比地面气温的全年平均值高1~3℃（见附表2-4），这是由于地球深处 存在恒定热源造成的。受地热的影响，深度每增加30米，地层平均温度一般就会增加1℃左右。这个数 值是一个估算的值，实际上它跟地层的结构和地热源的条件有很大关系。在浅地层原始温度的计算 中，常忽略日温度波动以及地热的影响，可以使计算简化。 由于地层的蓄热作用，温度波在向地层深处传递时，不仅造成温度波的衰减，并且相对于地面温 度波而言，还有时间上的延迟。影响地层温度波衰减和延迟的主要因素是地层材料的导温系数、深度 和波动周期。同一地层深度处导温系数越大（如岩石），温度波波幅衰减程度越小，延迟时间越短； 导温系数越小（如干燥土壤），温度波波幅衰减程度越大，延迟时间越长；深度越大，温度波波幅衰 减程度越大，延迟时间越长；波动周期越大，同一地层深度温度波波幅衰减程度越小，延迟时间越 长。 图2-21为某市不同深度地层原始温度全年变化曲线，由图中可以看出，不仅随着地层深度的增 加，温度波的波幅衰减越大（即波幅越小），并且温度波的峰值也随着地层深度的增加而延迟出现。 地层表面（y＝0）的温度波动幅度基本等于室外气温全年波动的幅度。例如，北京全年最大月平均温 差30.8℃，由此得北京室外气温全年波幅为15.4℃，地层表面温度全年波幅为15.4℃。 在地下建筑的空调负荷计算中，需要对不同深度处的地层温度进行预测。可以采用付立叶导热微 分方程求解地层在周期温度作用下的温度场。假定地壳是一个半无限大的物体，不考虑地热的影响， 有： 2 2 y a   =      (2-25) 式中，a为地层材质的导温系数（m2 /h），y是深度(m)，是时间，为过余温度（℃），即地层内任意 点的瞬间温度与全年地层表面平均温度的差值。如任意瞬间地层内任意点的温度为t(y,)， (y,)为地层某 一深度在某一瞬间的过余温度值，而全年地面平均温度为tg，相当于最冷月地面温度和最热月地面温度 的平均值，则有： y y g = t − t  ( , ) ( , ) 由于地表温度是与大气温度同步变化，也是作余弦函数波动。因此，第一类边界条件为：