我國近三十年建筑能耗研究熱點及前沿——基于CNKI 1992—2019年文獻的知識圖譜分析

田 瓊 蔡 強 周 基,

我國近三十年建筑能耗研究熱點及前沿——基于CNKI 1992—2019年文獻的知識圖譜分析

田 瓊1蔡 強2周 基1,2

（1.湖南科技學院 土木與環境工程學院，湖南 永州 425199；2.湘潭大學 土木工程與力學學院，湖南 湘潭 411105）

隨著人類居住環境的日益改善，對與人們生活密切相關的建筑能耗的研究得到了越來越多學者的關注。通過以中國知網（CNKI）期刊數據庫為基礎數據來源，使用知識圖譜分析工具CiteSpace，對數據庫中選取符合條件的1016篇中文核心及以上期刊文獻進行可視化計量分析，繪制出文獻數量、文獻關鍵期刊、主要研究機構、研究熱點及研究領域等知識圖譜。結果表明，建筑能耗研究領域文獻的發文數量在近幾年持續增高，出現該研究領域發文相對較為集中的期刊，相關研究團隊、個人以及相互之間合作交流緊密，并初步形成團隊網絡體系，研究的廣度與深度有了新的進展。通過對我國近三十年建筑能耗進行可視化計量分析，為研究者了解該領域發展歷史、研究現狀以及未來趨勢提供科學參考。

建筑能耗；文獻分析；知識圖譜；CiteSpace；可視化

能源是人類生存和發展的重要物質基礎。據統計，我國建筑能耗占比超過了社會終端能耗20%的比例[1]。從上世紀80年代開始，我國開始啟動建筑節能工作，到目前為止，有關建筑能耗的研究、政策及標準制定與實施成為國家重要的戰略，具有重要的社會與現實意義[2]。為能更好把握建筑能耗研究領域中的重要研究成果、研究熱點和發展情況，本文將從基于可視化計量視角出發，對我國近三十年建筑能耗研究文獻發文時間、發文期刊、研究機構、研究熱點、研究領域及進展情況等方面進行研究，以總結建筑能耗研究的現狀及未來發展趨勢。

1　研究方法

根據研究目的以及文獻的知識圖譜分析特點，文章采用三個步驟對文獻綜述方案進行研究[3]。

首先是進行的文獻收集與篩選。以建筑、能耗這兩個關鍵詞進行限定，在中國知網（CNKI）按“主題為建筑能耗OR關鍵詞為建筑能耗OR篇名為建筑能耗、檢索年限設定為1992-2019”檢索方式檢索到核心及以上期刊文獻共計1115篇，對檢索到的所有文獻進行逐一手動篩選，排除與本文研究目的不相關聯或重復出現的文獻，最終選取核心及以上期刊文獻1016篇。

其次是使用Excel統計分析工具，將每年度發表文獻數量、發表機構進行統計并制圖分析，得到年發文量趨勢圖與機構發文量柱狀圖，通過分析比對初步得出大致的發展趨勢。

最后應用CiteSpace對選取的1016篇期刊文獻進行可視化分析，主要是對發文機構情況、文獻發表的作者及主題中的關鍵詞進行可視化，同時采用共詞分析和聚類分析得到研究趨勢和研究熱點。

2 數據分析

2.1 期刊計量分析

使用Excel統計分析工具，對建筑能耗研究領域檢索到的1016篇文獻進行統計分析，如圖1所示，與建筑能耗有關的研究文獻發文量一直處于持續增長趨勢，表明該研究領域得到了良好的發展。

圖1 建筑能耗研究領域核心及以上期刊文獻年發表數量統計圖

統計數據表明，2001年之前年發文量很少，均沒有能超過兩位數，甚至在1994年年發文量為零，出現這樣的原因可能是當時人們對建筑能耗研究領域的關注度不多。2003年及之后相關文獻發表數量呈現持續增長現象，建筑能耗的夏熱冬冷地區及氣候分區、能耗模擬、節能設計與改造、綠色建筑等研究領域處于快速發展階段[4]。2003年至2019年期間出現了三條特殊發展趨勢線，一是2004年至2007年和2014年至2015年的兩條快速增長線，其中2014年至2015年增長速率最快，年增幅達到46篇；二是2017年至2018年出現了一條迅速的降低線，年降幅為45篇，是降低速率最快、幅度最大的。在整個分析數據中，2017年發文量達到最高值110篇，是我國近三十年建筑能耗研究領域核心及以上期刊發文量的頂峰點。

期刊計量分析反映出，中國隨著國力不斷增強、社會的快速發展，能源消耗急劇增加。據統計，中國能源總消耗在2009年就已經首次超過美國，成為世界第一大能源消耗國[5]。研究表明，從國家到各級地方行政部門與科研單位，社會各界人士更加關注建筑能耗，提倡綠色建筑，不斷強化低能耗建筑或零能耗建筑的研究，這促進了該領域研究文獻等成果不斷提升[6]。

2.2 關鍵期刊分析

圖2為建筑能耗研究領域核心及以上期刊發文量排名前五的關鍵期刊，圖中排名前兩位的《建筑科學》《暖通空調》期刊共發表文獻470篇，約占全部文獻的46.3%，是建筑能耗研究領域內的主要出版物，也是探究該領域的重要窗口，更是未來需要研究該領域學者需要重點關注的期刊。

圖2 建筑能耗研究領域核心及以上期刊發文量排名前五的關鍵期刊

同時，通過手動統計中文期刊收錄情況進行分析，發表在CSCD期刊上的文獻有313篇，占總期刊的30.8 %，發表在CSSCI期刊上的文獻有58篇，占5.7 %，發表在EI期刊上的文獻有105篇，占10.3 %，統計數據表明，該領域研究具有良好深入研究發展趨勢，有望在理論研究上取得實質性突破。

2.3 機構可視化

使用CiteSpace將建筑能耗領域核心及以上期刊1016篇相關研究文獻發表的研究機構進行可視化，界限為發文量≥2，得到如圖3所示的1992年至2019年間建筑能耗領域主要研究機構。圖中上部的顏色條為時間條，一格顏色代表一個年份，隨著時間由白色逐漸變化成紅色，時間由設定的起點1992年到達設定的終點2019年。

圖3 建筑能耗領域主要研究機構（1992－2019）

從圖3可知，統計的相關文獻發表機構共有106個，字體越大說明發文數量越多，其中發文量最多的機構是中國建筑科學研究院和西安建筑科技大學，各發表了34篇相關文獻。連線表明各機構間的合作情況，連線的粗細代表合作的機密程度，連線越粗合作越緊密。機構名稱節點外面圍繞的圓稱為年輪，年輪的顏色代表第一次研究的年份，機構間連線的顏色代表首次合作的年份。例如同濟大學，圓圈由內向外顏色從淺灰色-深灰色-紫色-淡藍色-綠色-黃色-橙色，這說明此機構在很早以前就開始發表此領域相關文獻，并一直持續到近幾年；兩個機構間連線顏色的深淺，代表開始合作關系年限的早晚。從圖中機構年輪顏色來看，近幾年大量研究機構加大了對建筑能耗領域研究的投入，表現出研究機構種類豐富，諸如高等學校、研究院所、企業公司以及實驗室等，同時各機構間聯系合作密切，且已出現機構間的聯系網絡。機構中有注重實踐為主的公司，也有注重理論為主的研究院所和高等學校，反映出在相互交流合作的過程中，實踐與理論不斷碰撞而使理論得到升華，理論更能指導實踐，很大程度促進研究者相互提升，有利于產生出新的研究方向，創造出更具價值的研究成果。

2.4 關鍵作者分析

使用CiteSpace對建筑能耗領域核心及以上期刊1016篇相關研究文獻的Author（作者）所發文的數量進行篩選與統計，統計界限是個人發文量≥2，時區設置為1992－2019年。為得到該研究領域發展過程中作者間每年的合作情況，將軟件中的#Years Per Slice設置為1，意思是在時區內每1年進行一次計算；Criteria（條件）選擇TOP50，意思是選擇每一時間段中被引頻次或出現頻次最高的50個節點數據，為保證數據的完整性不選擇剪枝。因此得到相應具體的作者合作情況，形成如圖4所示的建筑能耗研究領域作者合作網絡圖。

圖4 建筑能耗領域核心作者合作網絡圖（1992－2019）

CiteSpace中節點的顏色和連線的顏色都具有各自的時間屬性。網絡圖中節點和標簽的大小代表作者發文量的多少，節點和標簽越大代表作者發文越多。節點與節點的連線代表作者間的合作情況，連線的顏色代表作者間首次合作的時間，連線粗細程度反映其合作狀態，線越粗說明合作越緊密，幾個作者之間的連線形成的不規則形狀可形成研究團隊。

研究表明，在作者合作模式中存在個人模式、團隊模式、個人與團隊合作模式、團隊與團隊合作模式等四種情況。發文量多的學者一般都與團隊密不可分，這種情況表明，學者們組織形成研究團隊、加強合作或聯合攻關研究，可以有效促進學術研究持續開展與深入進行，并不斷形成有影響力的學術成果。當個人與個人之間、個人與團隊之間或團隊與團隊之間的交流合作緊密到一定的程度，就會形成合作網絡，這種合作網絡大多都是以某研究者為中心而形成團隊之間的聯系，例如燕達與江億團隊、楊柳與劉加平還有李紅蓮組成的團隊等。還有一種情況比較特殊，就是呈現出條狀的合作網絡，例如武涌與郝斌團隊通過李百戰建立了一定的線性聯系。以上研究可以看出，合作網絡的出現不僅促進個人學術成果提升，且隨著新成員的不斷加入，而且更大可能增加該領域創新成果的出現。

3　研究內容、前沿及發展趨勢

3.1 關鍵詞及研究內容知識圖譜

為能掌握建筑能耗研究領域詳細的研究過程，獲得其發展情況，在CiteSpace軟件中選擇分析Keyword（關鍵詞），時區不變，Criteria（條件）為TOP50；將#Years Per Slice設置為1，采用無剪枝狀態，通過LLR法對關鍵詞進行聚類，然后修正與調整計算方法與聚類形態，得到如圖5所示的關鍵詞聚類可視化分析結果。在可視化分析中，聚類的顏色并不具有時間屬性，只表征其分類的結果。每個聚類以其排序最高的特征詞條來表示，詞條選擇可能出現在每個聚類的中心，也可能出現在相應的每條時間線的末端。而關鍵詞形成的十字架層次的顏色與關鍵詞之間連線的顏色含義是一樣的，不同的顏色與時間條一一對應，代表首次研究或首次合作年份。從圖5可知，關鍵詞聚類中共形成了四種顏色的聚類，8個對應中心標簽，聚類序號與聚類大小成反比關系。其中#0建筑節能與#3統計年鑒為淡藍色、#1建筑能耗與#7空調能耗為深藍色、#2節能改造與#5熱工性能為紫色、#4能耗模擬與#6建筑能耗模擬為淺綠色，這樣分類是以各個聚類關聯程度為主。圖中可以看出最大的聚類為#0建筑節能，這些聚類都是與建筑能耗有關，或是由建筑能耗發展延伸而來，關鍵詞依次有建筑節能、建筑能耗、節能改造、統計年鑒、能耗模擬、熱工性能、建筑能耗模擬、空調能耗。

圖5 建筑能耗領域內的關鍵詞聚類

3.2 研究前沿及發展趨勢分析

根據聚類得到時間線視圖如圖6所示，其主要側重于表達聚類之間的關系以及某個聚類中文獻的歷史跨度。時間線圖中十字架代表一個關鍵詞，十字架的大小僅代表關鍵詞出現頻次高低，關鍵詞的連線代表關鍵詞之間的傳承與發展，十字架層次和關鍵詞連線的顏色對應上部時間條。標簽按編號#0、#1、#2、#3、#4、#5、#6、#7依次排列，分別對應建筑節能、建筑能耗、節能改造、統計年鑒、能耗模擬、熱工性能、建筑能耗模擬、空調能耗，表示聚類中核心關鍵詞數量由大到小。而與關鍵詞有關的研究會處在各個關鍵詞特定顏色的橫線上，橫線上點代表關鍵詞首次出現的時間，橫線位于上方時間區間內，方便查看此聚類開始時間與結束時間。

圖6 時間線圖（1992-2019）

由圖6可知，按照聚類開始時間，建筑能耗領域研究的發展可以分為七個階段：第一階段，#1聚類建筑能耗，因熱橋引起的能耗問題從而進行建筑節能，最終得到建筑能耗這一定義。為盡量減少建筑能耗的損失，開發出一系列節能措施，最終目的在于使建筑能以低能耗進行運行使用；第二階段，#0聚類與#5聚類建筑節能與熱工性能，建筑能耗出現之后，通過提高維護結構的節能率與空調負荷等熱工性能，逐步產生低能耗建筑；第三階段，#6聚類建筑能耗模擬，節能的概念開始融入到生活各方面，與之息息相關的住宅建筑的節能措施得到發展，建筑的能耗模擬隨之出現；第四階段，#2聚類節能改造，隨著建筑業的發展，多層建筑等大型公共建筑的能耗問題開始被重視，這樣的建筑拆除重建損失太大，因此在對大型建筑進行能耗分析之后，通過對建筑能耗損失嚴重部位進行改造，使之符合節能標準；第五階段，#4聚類能耗模擬，由節能技術發展而來的一種科技產物，使用專用軟對建筑能耗情況進行模擬分析；第六階段，#3聚類統計年鑒，主要是對公共建筑進行能耗調查與統計，為建筑的節能設計提供參考；第七階段，#7聚類空調能耗，隨著生活水平的提高，不論什么樣的建筑空調是必不可少的，這也決定了空調所損失的能源是巨大的，通過調研、軟件模擬等尋找解決空調能耗問題的方法。

在1992－2019年中，建筑能耗領域研究者主要針對這八個最主要的聚類關鍵詞而展開，抓住了最主要的問題所在。通過時間線圖可印證前述建筑能耗研究領域的發展情況。根據現有建筑能耗領域研究文獻知識圖譜分析，可以預測在未來的研究發展過程中，將會有更多的學者集中在以下方面進行深入研究：一是近零能耗建筑研究，科研工作者及行業科技人員聚焦“零能耗+智能+健康建筑技術”，不斷探索近零能耗建筑技術更好地服務于廣大人民；二是使用BIM等信息軟件進行節能分析，以期獲得更好的能耗狀態；三是隨著鄉村振興的逐步推進施，對鄉村住宅節能技術有了新的關注度，既有建筑的節能改造、新型綠色建筑設計等都成了研究的熱點；四是基于節能大數據挖掘及分析以及模型建立與評價成為深入研究的對象。

4 總結

本文基于中國知網（CNKI）數據庫的1016篇核心及以上期刊文獻，運用知識圖譜分析工具CiteSpace及Excel統計分析工具，對建筑能耗研究領域的關鍵文獻進行了可視化分析，得到如下結論：

1）目前，建筑能耗研究領域文獻的發展經歷了兩個階段：第一階段是2002年之前，該領域研究成果較缺少；第二階段2003年至今，該研究領域開始了快速發展階段，發文量一年比一年高，雖在2018年形成一次較大的波動，但高水平期刊發文量仍然在增加，建筑能耗研究文獻整體數量增加走勢明顯。

2）該研究領域發文相對較為集中的期刊為《建筑科學》《暖通工程》等，主要研究機構也相對集中體現在中國建筑科學研究院、西安建筑科技大學建筑學院、清華大學、同濟大學等單位。

3）該領域研究者團隊內部聯系較緊密，存在個人與團隊、團隊與團隊之間的交流合作，形成了相對集中的作者合作網絡體系，更好的促進了該研究領域的發展。

4）該領域研究的關鍵詞有建筑節能、建筑能耗、節能改造、統計年鑒、能耗模擬、熱工性能、建筑能耗模擬、空調能耗等，可從一定程度上反映出該領域的研究主題和熱點問題。通過對該領域研究文獻知識圖譜分析，較好的預測了該領域在未來的發展趨勢。

[1]郭浩.上海市民用建筑能耗計算及能源安全分析[D].上海:上海應用技術大學,2019.

[2]劉俊伶,項啟昕,王克,等.中國建筑部門中長期低碳發展路徑[J].資源科學,2019,41(03):509-520.

[3]周基,蔡強,田瓊.70年中國公路路基路面病害研究現狀與發展趨勢——基于CNKI 1949—2019年文獻的知識圖譜分析[J].中外公路,2020,40(03):60-66.

[4]許馨尹.氣候變化對中國寒冷和夏熱冬暖城市建筑能耗的影響[J].土木建筑與環境工程,2016,38(04):39-45.

[5]劉菁,董迎春,殷帥.去庫存及建筑總量控制政策對三四線城市能源消耗的影響效應研究[J].城市發展研究,2018,25 (07):154-160.

[6]徐偉.中國近零能耗建筑研究和實踐[J].科技導報,2017,35 (10):38-43.

TU111.19

A

1673-2219（2021）03-0044-04

2020-09-03

湖南省教育廳科研項目（項目編號19C0820），湖南省社會科學成果評審委員會課題（項目編號XSP21YBZ 023）。

田瓊（1981－），女，湖南汨羅人，碩士，副教授，研究方向為建筑環境及BIM建筑信息化。

（責任編校：文春生）