閆文生

（太原市晉祠水利管理處，山西 太原 030025）

1 引言

土壤源熱泵技術(shù)是通過地下埋管換熱對建筑物進(jìn)行供熱制冷的淺層地溫能開發(fā)利用技術(shù)。與傳統(tǒng)的供暖制冷設(shè)備相比，土壤源熱泵避免了熱污染和大氣污染，可節(jié)約運行費用近40%。自上世紀(jì)90年代末期我國開始對土壤源熱泵理論與應(yīng)用技術(shù)展開應(yīng)用及研究，雖然起步較晚，但是發(fā)展速度較快，并取得了豐碩的成果。本文以中國知網(wǎng)（CNKI）數(shù)據(jù)庫為基礎(chǔ)，從數(shù)據(jù)分析入手，對土壤源熱泵的研究動態(tài)與熱點進(jìn)行定量的分析，并利用社會網(wǎng)絡(luò)分析法（Ucinet）對關(guān)鍵詞共現(xiàn)關(guān)系進(jìn)行分析，以梳理出土壤源熱泵的研究進(jìn)展和研究熱點。

2 資料與方法

本文分析資料的來源為中國學(xué)術(shù)期刊網(wǎng)絡(luò)出版總庫（CNKI，簡稱中國知網(wǎng)），是目前世界上最大的中文期刊全文數(shù)據(jù)庫。本次檢索式為“主題=土壤源熱泵”，檢索日期為2015年9月18日，檢索方式采用模糊檢索，最終檢索到2308篇文獻(xiàn)作為本次研究的基礎(chǔ)資料。

本次研究采用的方法主要是文獻(xiàn)計量分析方法與共詞分析法。

文獻(xiàn)計量分析法是以數(shù)理統(tǒng)計等定量統(tǒng)計法為基礎(chǔ)，對不同作者及其所屬機構(gòu)、地區(qū)、國家的論文發(fā)表規(guī)律進(jìn)行統(tǒng)計分析的方法。它是文獻(xiàn)分析的基礎(chǔ)性方法。

共詞分析法是以一組詞（本文取“關(guān)鍵詞”）兩兩共現(xiàn)于同一文獻(xiàn)中的次數(shù)為基礎(chǔ)，結(jié)合計算機軟件（本文采用Ucinet）對數(shù)據(jù)關(guān)系進(jìn)行圖像化呈現(xiàn)，并對它們之間的親疏關(guān)系和結(jié)構(gòu)組成進(jìn)行分析研究的方法。該方法能根據(jù)文獻(xiàn)所集中關(guān)注的主題，較好的反映出某一研究領(lǐng)域的熱點問題。

3 文獻(xiàn)分析

3.1 年代分析

某一領(lǐng)域某一方向年度發(fā)表論文數(shù)量的多少，是衡量該研究方向是否為熱點和重點的標(biāo)志。因此，通過對某領(lǐng)域年度發(fā)表論文的變化分析，可以大致勾勒出該研究領(lǐng)域的發(fā)展軌跡，揭示其發(fā)展的總體趨勢。根據(jù)“主題=土壤源熱泵”的檢索結(jié)果，以土壤源熱泵為主題的論文最早出現(xiàn)在1995年，作者是來自天津商學(xué)院制冷技術(shù)研究所的高祖琨，文章主要研究了土壤源熱泵的節(jié)能環(huán)保性及其換熱器的主要設(shè)計參數(shù)。之后的5年內(nèi)，該領(lǐng)域論文發(fā)表數(shù)量增長相對緩慢，直到2004年以后文獻(xiàn)發(fā)表數(shù)量才呈現(xiàn)出迅速增漲的趨勢。就階段性論文發(fā)表情況而言，1995年—2004年論文累計數(shù)量較少，該領(lǐng)域研究顯然處于起步與萌芽階段；隨后在2004年—2009年的論文發(fā)表數(shù)量迅速增加，說明該領(lǐng)域的研究已經(jīng)步入快速發(fā)展階段；2009年至今相關(guān)文獻(xiàn)的發(fā)表量出現(xiàn)小幅波動現(xiàn)象，但整體數(shù)量趨于穩(wěn)定且處于該領(lǐng)域單年論文發(fā)表量的歷史最高值，其中論文發(fā)表量最多的年份出現(xiàn)在2010年，發(fā)表量為259篇，該階段可以認(rèn)為是我國土壤源熱泵研究的高潮時期。文獻(xiàn)發(fā)表數(shù)量的具體年際變化見圖1。

3.2 作者分析

圖1 數(shù)量變化曲線

對某一研究領(lǐng)域的研究者的論文發(fā)表數(shù)量、被引用頻率進(jìn)行統(tǒng)計分析，是預(yù)測和把握該領(lǐng)域研究熱點的一項重要內(nèi)容。本次研究即對2308篇檢索文獻(xiàn)的論文高產(chǎn)作者進(jìn)行了定量統(tǒng)計，并對論文發(fā)表數(shù)量在10篇以上的14位作者進(jìn)行了羅列和分析，結(jié)果見表1。其中，揚州大學(xué)能源與動力工程學(xué)院的楊衛(wèi)波發(fā)表論文21篇，是發(fā)文數(shù)量與論文被引用次數(shù)最多的作者，他的論文被引用總次數(shù)達(dá)480次，其中單篇文章最高被引用次數(shù)達(dá)86次，該文章是《土壤源熱泵系統(tǒng)國內(nèi)外研究狀況及其發(fā)展前景》，主要闡述了土壤源熱泵的構(gòu)成、工作原理、分類、技術(shù)特性及其存在的問題和發(fā)展前景。同濟大學(xué)熱能工程系張旭發(fā)表的論文19篇，被引用373次，其中單篇最高被引用156次，是目前該領(lǐng)域單篇論文被引次數(shù)最高的作者。他所撰寫的被引用次數(shù)最高的文章是《土壤源熱泵的國內(nèi)外研究和應(yīng)用現(xiàn)狀及展望》，該文主要分析比較了土壤源熱泵的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及其核心技術(shù)，指出其存在的問題與解決路線。上述兩篇被引用次數(shù)高的文章均屬于綜述類文章，可見一篇好的綜述性文章對整個研究領(lǐng)域的發(fā)展與走向具有十分重要的指導(dǎo)意義。

表1 作者統(tǒng)計表（篇數(shù)≥10）

為了進(jìn)一步追蹤楊衛(wèi)波、張旭的研究重點，本文對楊衛(wèi)波的21篇、張旭的19篇土壤源熱泵文獻(xiàn)分別進(jìn)行了關(guān)鍵詞頻次統(tǒng)計分析，結(jié)果見圖2、圖3（圖中只對頻次不小于2次的關(guān)鍵詞進(jìn)行了統(tǒng)計分析）。從圖中可以明顯發(fā)現(xiàn)楊衛(wèi)波與張旭在研究方向上的許多交叉點，包括：節(jié)能、運行模式、實驗研究、數(shù)值模擬、啟動特性、地埋管換熱器及發(fā)展現(xiàn)狀。但楊衛(wèi)波在太陽能—土壤源熱泵方面研究較多，而張旭在土壤源熱泵供熱性能方面研究更多。研究的交叉點在一定程度上反映了不同研究者的共同眼光，同時也反映出該研究領(lǐng)域的方向和熱點；研究的不同點體現(xiàn)了同一領(lǐng)域不同學(xué)者在研究方向上的特色，蘊含著巨大的研究潛力。

圖2 關(guān)鍵詞頻次柱狀圖（楊衛(wèi)波）

圖3 關(guān)鍵詞頻次柱狀圖（張旭）

3.3 機構(gòu)分析

某一研究機構(gòu)的發(fā)文數(shù)量及其文獻(xiàn)的被引用次數(shù)的多少，在一定程度上反映了該機構(gòu)的科研實力與學(xué)術(shù)水平，因此對于論文發(fā)表數(shù)量較多、論文被引用頻率較高機構(gòu)的研究現(xiàn)狀進(jìn)行統(tǒng)計分析，是把握研究熱點的一項主要內(nèi)容。在本文分析的2308篇論文中，論文發(fā)表數(shù)量在15篇以上的機構(gòu)共有20個，如表2所示。其中，哈爾濱工業(yè)大學(xué)發(fā)表論文87篇，是論文發(fā)表數(shù)量最多的機構(gòu)，其論文被引用次數(shù)達(dá)704次。同濟大學(xué)發(fā)表論文52篇，被引用740次，是論文被引用次數(shù)最多的機構(gòu)。從表2中可以明顯看出，發(fā)文量較多的高校幾乎全部是國內(nèi)重點知名院校，即重點院校是該研究領(lǐng)域的的主力軍。

本文分別對哈爾濱工業(yè)大學(xué)的87篇和同濟大學(xué)的52篇土壤源熱泵文獻(xiàn)分別進(jìn)行了關(guān)鍵詞頻次統(tǒng)計分析，結(jié)果見圖4、圖5（圖中只對頻次不小于2次的關(guān)鍵詞進(jìn)行了統(tǒng)計分析）。從圖中可以發(fā)現(xiàn)兩所高等院校在該領(lǐng)域的共同研究方向為：地埋管換熱器、運行模式、經(jīng)濟性、數(shù)值模擬、供熱性能、土壤溫度、實驗研究、土壤熱平衡、地源熱泵、垂直U型地埋管換熱器、數(shù)學(xué)模型、熱滲耦合以及有限單元法。但他們的研究方向各有側(cè)重，哈爾濱工業(yè)大學(xué)側(cè)重于太陽能—土壤源熱泵、土壤季節(jié)性蓄熱、地埋管換熱器、運行模式、經(jīng)濟性以及數(shù)值模擬的研究；同濟大學(xué)側(cè)重于節(jié)能與供熱性能方面的研究。

表2 機構(gòu)統(tǒng)計表（篇數(shù)≥15）

圖4 關(guān)鍵詞頻次柱狀圖（哈爾濱工業(yè)大學(xué)）

圖5 關(guān)鍵詞頻次柱狀圖（同濟大學(xué)）

3.4 關(guān)鍵詞分析

關(guān)鍵詞是論文主題的濃縮，能夠直接反映出論文所要研究的主要內(nèi)容，因此對關(guān)鍵詞進(jìn)行深入研究是熱點分析的重要內(nèi)容。本文對2308篇文獻(xiàn)中的關(guān)鍵詞進(jìn)行統(tǒng)計，其中將頻次在20次以上的關(guān)鍵詞列為高頻關(guān)鍵詞，該類詞共有37個，如表3所示。為進(jìn)一步分析各關(guān)鍵詞之間的內(nèi)在聯(lián)系，用Ucinet對該類關(guān)鍵詞共現(xiàn)關(guān)系進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)圖譜化呈現(xiàn)，結(jié)果如圖6所示。

中心度是判定網(wǎng)絡(luò)圖譜中節(jié)點重要性的指標(biāo)，是節(jié)點重要性的量化。常用的中心度指標(biāo)有3種，包括：度數(shù)中心度、中間中心度、接近中心度。度數(shù)中心度用于衡量與某節(jié)點相關(guān)聯(lián)的其他節(jié)點的數(shù)量；中間中心度用于衡量某節(jié)點對其他節(jié)點的控制力；接近中心度用于衡量節(jié)點之間的親近程度。度數(shù)中心度越高，說明該節(jié)點受到的關(guān)注越廣泛，也越接近研究熱點，所以本文選取度數(shù)中心度作為中心度衡量標(biāo)準(zhǔn)，高頻關(guān)鍵詞中心度分析結(jié)果如表3所示。圖6中每個節(jié)點代表一個高頻關(guān)鍵詞，節(jié)點越大代表該關(guān)鍵詞的中心度越高，每條連線代表一組關(guān)鍵詞的共現(xiàn)關(guān)系，連線越粗代表所連接關(guān)鍵詞的共現(xiàn)頻次越多。

從表3中可以明顯看出土壤源熱泵、設(shè)計與節(jié)能的中心度較高，從圖6中可以得出同樣的結(jié)論，說明設(shè)計與節(jié)能是當(dāng)前土壤源熱泵研究領(lǐng)域關(guān)注度最高的研究熱點。另外從圖6中可以看出與土壤源熱泵共現(xiàn)頻次較多的關(guān)鍵詞包括：設(shè)計、節(jié)能、空調(diào)、可再生能源、環(huán)保、供暖、熱水系統(tǒng)、經(jīng)濟性、土壤溫度、熱平衡、運行特性、實驗研究、換熱量、數(shù)值模擬、地埋管換熱器、傳熱模型、熱回收，說明這些方向在土壤源熱泵領(lǐng)域的研究較為頻繁。相較于以上研究熱點，學(xué)界對于綠色建筑、施工、運行模式、土壤蓄熱、影響因素、導(dǎo)熱系數(shù)、冷卻塔、能效比、冷熱源、運行費用的研究相對較少。

圖6 高頻關(guān)鍵詞共現(xiàn)圖譜

表3 關(guān)鍵詞分析表（頻次≥20）

4 結(jié)論

第一，近20年來，土壤源熱泵方面的相關(guān)研究逐步增加。1995年—2004年為我國土壤源熱泵研究的萌芽階段；2004年—2009年為快速發(fā)展階段；2009年至今為高潮階段，且隨著研究的不斷深入，研究呈現(xiàn)出精細(xì)化的趨勢。

楊衛(wèi)波（揚州大學(xué)）、張旭（同濟大學(xué)）等人是土壤源熱泵研究成果的高產(chǎn)作者，同濟大學(xué)、哈爾濱工業(yè)大學(xué)等研究機構(gòu)是土壤源熱泵研究成果的高產(chǎn)部門，他們的研究均對土壤源熱泵研究發(fā)揮著主力軍的作用，其研究成果反映了國內(nèi)土壤源熱泵研究的方向，對當(dāng)前土壤源熱泵研究走向具有一定的指導(dǎo)性意義。

土壤源熱泵的研究熱點主要圍繞設(shè)計和節(jié)能展開，其次學(xué)界對于土壤源熱泵的經(jīng)濟性、運行特性、實驗研究、換熱量、數(shù)值模擬、地埋管換熱器、傳熱模型、熱回收、土壤溫度、熱平衡、供暖、空調(diào)、可再生能源、環(huán)保、熱水系統(tǒng)的研究較為頻繁，而對于土壤源熱泵的運行模式、運行費用、影響因素、能效比、冷卻塔、冷熱源、施工、土壤蓄熱、導(dǎo)熱系數(shù)、綠色建筑研究較少，因此下一步研究可以針對這些方面開展。