基于Citespace的中国被动式超低能耗建筑发展综述

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摘要：为了全面了解我国被动式超低能耗建筑的发展脉络及演变趋势，本文以中国知网数据库中检测到的124篇学术期刊论文为主要数据源，借助可视化文献计量分析工具Citepsace软件，对国内被动式超低能耗建筑的文献数量时序分布、研究团队识别与机构分析、研究热点与前沿分析方面进行可视化分析。结果表明：2000年以来该领域得文献发布数量呈上升趋势，各研究机构之间缺乏合作交流，跨区域合作有待加强；各阶段具有不同的研究侧重点，研究热点演进呈现阶段化特点，超低能耗和建筑节能始终是该领域的研究主题。

关键词：被动式超低能耗建筑；建筑节能；Citespace；可视化分析

0.引言

近年来，随着温室效应、环境污染和能源消耗等问题的日益严重，节能减排已成为各国共同的紧急任务，未来城市要走绿色低碳可持续发展路线也已成为各界的共识。根据2020年中国能耗研究报告，建筑能耗约占社会总能耗的40%，高于工业和交通能耗，成为能耗的主要来源[1]。因此，低能耗低碳排的绿色建筑将会是我国建筑业未来的发展方向。

超低能耗建筑作为一种新型绿色建筑，通过维护结构的保温、隔热、气密性、断热桥，以及优化暖通设备等实现降低一次能源消耗的目标，从而降低建筑本体能源需求，减少对传统采暖和制冷设备的依赖[2]。因此发展超低能耗建筑是实现双碳目标的重要途径。

基于此，本文使用文献计量学方法，以2000到2022年间中国知网期刊全文数据库中与超低能耗建筑相关的学术期刊为研究样本，运用Citespace软件对该领域的研究方向、热点以及前沿问题进行可视化分析，为该领域的学术研究和实践应用提供参考。

1 数据来源与研究方法

1.1 数据来源

为保证研究数据的可靠性和全面性，本文选择中国知网期刊全文数据库收录的学术期刊为数据源，文献来源类别为“核心期刊”；将检索条件设置为主题中含有检索词“被动式超低能耗建筑”“超低能耗建筑”，检索时间跨度为2000年1月到2022年12月，共检索到相关中文文献165条，通过阅读进行手工筛选，将重复文献、极少数会议稿、无作者或单位的文献剔除，最终保留124条有效文献，作为研究数据来源。

1.2 研究方法

本研究运用可视化文献计量分析软件CiteSpace对相关文献进行可视化分析。CiteSpace是一款文献计量分析软件，通过分析文献的引用关系，生成视觉化图表，揭示文献之间的引用关系、研究热点、知识结构等信息。本文利用该软件对相关文献发文数量的变化，关键词的共现、聚类及突变进行分析，生成直观的知识图谱来展现该领域的研究热点与前沿，使用内容分析法，对相关研究的可能发展趋势做出预判，以期为后续研究提供参考。

2 我国被动式超低能耗建筑研究的文献特征分析

2.1 文献数量时序分析

通过对获取的有效文献进行数据分析，发现从2000到2022年，我国该领域相关文献的发文数量整体呈上升趋势，如图1。

由图1可知，2014年以前，该领域研究处于初步探索阶段，平均每年发文量小于2篇，累计发文量17篇，此阶段我国对该领域的研究较少，且以对该领域的发展背景及趋势解读和案例介绍为主；2015到2017年，我国在该领域研究进入快速发展阶段，住建部在2015年发布《被动式超低能耗绿色建筑技术导则》以及与德国合作的“被动式低能耗建筑”示范项目的完工，对该领域发展起到促进作用；2018到2022年，此阶段该领域相关文献发布数量趋于平稳，平均每年13篇，累计发文量68篇，表明我国在该领域的相关研究进入平稳发展阶段。

2.2 研究团队识别

作者共现分析能够清晰展示核心研究者的互引关系，识别该领域主要研究团队交叉合作的强度。对收集的文献数据进行作者共现分析，可得到2000到2022年我国被动式超低能耗建筑领域发文作者的发文图谱，如图2。

由图2可知，发文频次最高的是以徐伟和冯国会为核心的团队，这两个团队在该领域的研究侧重不同：徐伟团队主要研究发展中遇到的关键问题及解决路径；冯国会团队侧重严寒地区实际案例及对运行中的问题进行分析[3]。分析合作网络，可以发现该研究领域的学者大多都有自己的合作团队，团队成员之间合作密切，但各个团队之间合作交流较少，尚未形成紧密合作网络。

2.3 研究机构分析

为了解我国被动式超低能耗建筑领域内的主要研究机构，以及其合作程度和发文贡献，在软件中选择研究机构作为节点类型，运行软件后生成相关研究机构的合作网络图谱，如图3。

在网络图谱中，节点的大小反映该研究机构在该领域发文量，节点之间连线则表示研究机构之间的共现关系，网络密度表示各节点之间紧密程度。由图3可知：该图谱有136个节点，73条连接线，网络密度为0.008，说明该领域的研究机构合作网络不明显，研究机构之间合作较弱；合作较为频繁的是中国建筑科学研究院有限公司。发文数量位于前列的是中国建筑科学研究院有限公司、中国建筑科学研究院建筑环境与能源研究院以及沈阳建筑大学，发文较多的学者徐伟、冯国会、于震分别是上述机构研究人员，说明核心作者与核心研究机构具有一致性。

3 我国被动式超低能耗建筑的研究热点与前沿分析

3.1 研究热点分析

关键词是对文献研究主题的高度凝练，能够反映文献的中心内容，对关键词实行聚类分析，能够清晰、准确地把握该研究领域研究热点。对关键词进行共现分析绘制时区视角共现图谱，能够识别该领域研究主题演化路径。

3.1.1 关键词聚类分析

根据关键词的不同特征，对关键词进行聚类分析，提取聚类名称，得到该研究领域关键词的聚类网络图谱，如图4。

根据网络结构和聚类清晰度，一般认为聚类分析可依据模块值（Q值）、加权平均轮廓值（S值）来评价知识图谱绘制效果，Q值、S值均在[0，1）区间内，当Q>0.3、S>0.5时，认为该聚类合理。本次聚类Q值为0.71、S值为0.91，说明聚类程度较好。结合样本文献的解读，可以将聚类关键词分为三类进行阐述和解读：

（1）第一类表明该研究领域的主要研究对象、建筑类型以及所在气候分区，包括聚类#0“被动房”、#3“居住建筑”和#5“寒冷地区”，目前我国被动式超低能耗建筑的研究主要集中在严寒和寒冷地区，主要建筑类型为居住建筑；

（2）第二类表明该研究领域的主要技术特征，聚类包括#1“性能系数”、#4“气密性”和#7“地源热泵”，高性能系数门窗系统能够维持建筑超低的能耗水平和室内良好的光热环境，采用地源热泵等新型可再生能源技术辅助供冷供热，降低建筑对主动式供冷供暖系统的依赖程度，降低对一次能源的需求；

（3）第三类表明该类型建筑主要使用目标及运营围护阶段评估，聚类包括#2“节能”、#6“建筑节能”、#8“后评估”，被动式超低能耗建筑能够利用气候条件，为人们提供健康、舒适的环境。运营阶段对建筑本体及设备系统进行评估，对建筑更好的满足节能需求，实现可持续发展具有重要意义[4]。

3.1.2 研究热点演化分析

在软件中将时间切片设置为1年，节点类型为“Keyword”，阈值采用Top N， 网络中节点采用年轮树显示，绘制关键词聚类时间线图，如图5。

关键词时间线图包含聚类标签及该标签下的关键词簇，每个聚类下的关键词簇按照初次文献出现时间排列，每个聚类标签都有直线对应该聚类下关键词的演变，可以动态反应出不同聚类标签下关键词演化特征和该领域研究热点的演变路径。

由图5可知，发展初期的关键词主要有被动房、低能耗、施工技术、寒冷地区等。这一时期，我国对该领域的研究涉及基本定义以及相关技术的起步阶段的研究。2015年后，关键词呈现爆发式增长，主要有超低能耗、热回收、气密性、能耗模拟等[5]，同时，出现对该领域的关键技术、可再生能源应用、能耗模拟与分析以及运行管理实践研究等方面文献。

3.2 研究前沿分析

突现关键词是指某一时期出现的高频关键词，可生成主要关键词突现图，能在一定程度上反应特定时期的研究热点及发展趋势。采用软件进行突发性检测，得到该领域关键词突现图谱，如图6。

由图6可知，该领域研究呈现出多元化特征，不同时期有不同的突变性关键词。突现强度前三的关键词分别是超低能耗（3.42）、建筑节能（2.56）、热回收（2.15），每个关键词都是不同时期该领域的研究热点。2015年以前研究热点包括在经济性的基础上，使用相变材料与建筑材料基体相结合形成相变储能建筑材料及相变技术实现建筑节能；2015到2018年，研究热点趋于热回收技术和建筑能耗模拟等方面；2018年后，研究趋向优化设计方面，通过减少建筑热桥实现节能，同时对建筑进行能耗分析，提出相应节能措施，挖掘节能潜力。

4 结论与建议

4.1 结论

本研究对该领域相关核心期刊文献进行可视化分析，对文献数量时序分布、作者分布、研究机构以及研究热点与前沿进行分析，得到以下结论：

（1）从文献时序分布来看，2015以前发文较少；2015-2017年，由于相关政策的发布以及合作项目的完工，相关文献发布数量快速增长；2018-2022年，相关文献的发布数量进入平稳阶段。

（2）从对文献作者和研究机构来看，发现发文量多的作者与活跃度高的研究机构具有一致性，但整体看来，各研究机构之间缺乏合作交流。

（3）从对关键词共现与聚类分析来看，该领域的研究热点具有阶段性特点，研究热点的演变路径由最初的相关概念阐述及典型案例分析到后来的关键技术研究，再到目前涉及可再生能源、能耗分析及运行实践管理等方面研究。

（4）从研究前沿分析来看，我国在该领域的研究历程是从材料研究、技术研究到后来的优化设计研究以及能耗分析，不同时期我国在该领域研究热点的侧重不同。

4.2 建议

为了适应超低能耗建筑在未来更加绿色化、智慧化与综合化的发展趋势，未来该领域的研究应更加侧重于融合相关学科，重视培养高层次人才；加强对新兴先进技术的应用。进一步提高能效和智能化水平；政府制定相应政策，推动建筑向绿色节能方向发展。

参考文献

[1] 中国建筑节能协会. 中国建筑能耗研究报告2020 [J]. 建筑节能（中英文）， 2021， 49（02）： 1-6.

[2] 杨柳， 杨晶晶， 宋冰， et al. 被动式超低能耗建筑设计基础与应用 [J]. 科学通报， 2015， 60（18）： 1698-1710.

[3] 冯国会， 赵佳绩， 黄凯良. 某超低能耗建筑地源热泵夏季运行的调试与运行问题分析 [J]. 建筑科学， 2020， 36（06）： 50-55.

[4] 万丽， 吴恩融. 可持续建筑评估体系中的被动式低能耗建筑设计评估 [J]. 建筑学报， 2012， （10）： 13-16.

[5] 徐伟， 吕燕捷， 孙德宇. 超低能耗建筑新风系统不同运行策略下新风热负荷计算 [J]. 建筑科学， 2016， 32（04）： 10-14.