趙蘊華，周肖貝，李媛

（中國科學技術(shù)信息研究所，北京 100038）

0 引言

建筑節(jié)能是指在建筑的規(guī)劃、設(shè)計、建造、使用過程中，在保證和提高建筑舒適性的前提下合理并有效利用能源，并減少對環(huán)境的污染[1-2]。作為應(yīng)對資源供應(yīng)緊張和二氧化碳排放增長的低碳節(jié)能產(chǎn)業(yè)之一，建筑節(jié)能已經(jīng)成為節(jié)能工作的重要方面[3-8]。

根據(jù)住建部發(fā)布的《建筑業(yè)發(fā)展“十三五”規(guī)劃》[9]，2020年城鎮(zhèn)綠色建筑面積占新建建筑面積的比例應(yīng)達到50%以上。而在《住房城鄉(xiāng)建設(shè)部建筑節(jié)能與科技司2018年工作要點》[10]中明確提出將以綠色城市建設(shè)為導向，深入推進建筑能效提升和綠色建筑發(fā)展。

美國是建筑節(jié)能領(lǐng)域研究的領(lǐng)頭國家，自20世紀70年代年能源危機開始關(guān)注建筑節(jié)能，同時也是人均能源消耗量最多的國家[11-15]。我國1997年才首次在《中華人民共和國節(jié)約能源法》中提出能源節(jié)約的戰(zhàn)略性并對建筑節(jié)能做出規(guī)定。而中國作為目前城市化發(fā)展速度最快的國家之一，其建筑能耗占總能耗的1/3[16]。隨著我國生態(tài)文明建設(shè)，建筑節(jié)能從能源節(jié)約向環(huán)境友好過度[17]，并取得大力發(fā)展。

盡管建筑節(jié)能的發(fā)展對中美兩國都有著非常重要的意義，然而目前我國關(guān)于建筑節(jié)能領(lǐng)域的文獻計量數(shù)量相對較少。本文基于文獻計量，對中美兩國在建筑節(jié)能領(lǐng)域的基礎(chǔ)研究進行深入對比，分析兩國在建筑節(jié)能領(lǐng)域的發(fā)展異同。

1 數(shù)據(jù)來源

本文基于SCI收錄的建筑節(jié)能領(lǐng)域的學術(shù)論文進行統(tǒng)計分析，主要從中美學術(shù)論文逐年趨勢、研究機構(gòu)、學科類別、高產(chǎn)作者、期刊分布和高被引論文情況等角度分析中美建筑節(jié)能領(lǐng)域的科研人員和科研機構(gòu)的研發(fā)能力和研發(fā)水平。檢索時間段為2008年～2018年，檢索日期為2018年4月18日。

2 全球建筑節(jié)能領(lǐng)域基礎(chǔ)研究情況

2008～2018年間，全球建筑節(jié)能領(lǐng)域共發(fā)表SCI學術(shù)論文12 682篇，呈逐年遞增趨勢（見表1）。通過對SCI收錄的前10個國家建筑節(jié)能領(lǐng)域相關(guān)論文數(shù)據(jù)進行分析（見表2），可以看出：前5名分別為中國、美國、意大利、英國和韓國。中國和美國是建筑節(jié)能領(lǐng)域基礎(chǔ)科學研究的領(lǐng)頭者，我國在建筑節(jié)能領(lǐng)域共發(fā)表論文2608篇，占比21%，美國為2385篇，約占19%，遠高于其他國家。中國和美國在建筑節(jié)能方面發(fā)表的論文數(shù)量基本持平，充分證明了中美兩國在建筑節(jié)能領(lǐng)域基礎(chǔ)科學研究中的領(lǐng)軍地位。前10個國家論文數(shù)量占比67%，其中除中國和印度為發(fā)展中國家外，其余均為歐美和澳大利亞等西方發(fā)達國家。

表1 SCI收錄全球建筑節(jié)能2008～2018年論文數(shù)量

表2 SCI收錄全球建筑節(jié)能2008～2018年前10名國家論文數(shù)量

為了更深入探討各國所發(fā)表論文的學術(shù)質(zhì)量和學術(shù)影響力，通過論文的被引用情況進行分析，建筑節(jié)能領(lǐng)域的高被引論文在此設(shè)定為論文引用次數(shù)居所有論文前10%的論文，如果前10%之后有論文的被引次數(shù)與第10%篇論文相等，即被引用資料相同，則同樣收錄。全球建筑節(jié)能領(lǐng)域的前10%高引論文數(shù)量為1304篇，引用次數(shù)最少為33次，最高為1560次。

從表3所示的前10位高產(chǎn)國家的高被引論文數(shù)量可以發(fā)現(xiàn)，美國高被引論文的數(shù)量居首位，達到316篇，是排名第2位（中國）的1.26倍，遠高于之后的意大利、英國、德國等國家。中國的建筑節(jié)能領(lǐng)域論文數(shù)量略高于美國，但高被引論文方面美國領(lǐng)先于中國，而中國又高于其他國家，表明美國的科學家在建筑節(jié)能領(lǐng)域的學術(shù)影響力大于中國，但兩國共同引導著該領(lǐng)域的前沿研究。

表3 SCI收錄建筑節(jié)能領(lǐng)域前10個高產(chǎn)國家的高被引論文數(shù)量

對建筑節(jié)能領(lǐng)域前5位高產(chǎn)國家高被引論文數(shù)量的年度變化進行統(tǒng)計（見圖1），可以發(fā)現(xiàn)，美國建筑節(jié)能領(lǐng)域高被引論文數(shù)量高于其他國家，2008～2012年，美國、中國和意大利高被引論文數(shù)量呈上升趨勢，中國較美國速度緩慢。由于一篇科技論文發(fā)表后被其他作者看到并引起大量關(guān)注和引用需要一定的時間積累，所以近幾年發(fā)表的論文很難成為高被引論文，2013年以來中美的高被引論文數(shù)量均在不同程度的下降，而中國在數(shù)量上與美國較為接近，美國在全球建筑節(jié)能領(lǐng)域基礎(chǔ)科學研究中處于領(lǐng)先地位，中國高被引論文數(shù)量在近幾年正逐漸縮小與美國的差距，并領(lǐng)先于其他國家的科研水平。

圖1 SCI收錄建筑節(jié)能領(lǐng)域前5位高產(chǎn)國家高被引論文年度情況

3 中美兩國建筑節(jié)能領(lǐng)域基礎(chǔ)研究情況

3.1 中美兩國論文發(fā)表情況

對SCI收錄的2008～2018年中美兩國建筑節(jié)能領(lǐng)域論文的發(fā)表變化（見表4）進行分析。

表4 SCI收錄中美建筑節(jié)能領(lǐng)域2008～2018年論文

由表4可以看出：中美建筑節(jié)能領(lǐng)域的論文發(fā)表數(shù)量在近10年都處于上升階段，2008～2014年，中國論文數(shù)量略低于美國，但論文增長趨勢基本保持一致；從2015年開始，我國建筑節(jié)能論文年度發(fā)表數(shù)量開始超過美國，并且保持快速增長趨勢，而美國增長趨勢變緩。

自從我國1997年《中華人民共和國節(jié)約能源法》中首次用法律明確了“節(jié)能是國家發(fā)展經(jīng)濟的一項長遠戰(zhàn)略方針”，至2008年中國在建筑節(jié)能領(lǐng)域的發(fā)展已經(jīng)走過了概念引入的階段。近10年屬于中國建筑節(jié)能領(lǐng)域在基礎(chǔ)研究方面對美國的追趕超越階段。

而自2012年提出生產(chǎn)文明建設(shè)以來，我國對建筑節(jié)能發(fā)展的重視程度進一步加強。隨著政府政策的大力推動[18]，建筑節(jié)能領(lǐng)域已經(jīng)奠定了堅實的基礎(chǔ)，大量相關(guān)研究成果出現(xiàn)。2015年《中共中央國務(wù)院關(guān)于加快推進生態(tài)文明建設(shè)的意見》中將建筑節(jié)能作為加快推進生態(tài)文明建設(shè)的總體要求之一[19]。全面提升建筑全過程綠色化水平是2018年住房城鄉(xiāng)建設(shè)部的工作要點之一。到2020年，為實現(xiàn)資源節(jié)約型和環(huán)境友好型社會建設(shè)取得重大進展的目標，建筑節(jié)能在我國仍然是研究的熱點，相關(guān)的基礎(chǔ)研究論文數(shù)量將持續(xù)上升。

3.2 中美兩國論文作者所屬機構(gòu)情況

表5展示了SCI收錄的中美建筑節(jié)能領(lǐng)域論文作者所屬機構(gòu)的前10位排名情況，以大學和科研院所為主，表明大學和科研院所而非企業(yè)為中美建筑節(jié)能領(lǐng)域科學基礎(chǔ)研究的主要力量，相關(guān)產(chǎn)業(yè)界沒有太多參與建筑節(jié)能研究中偏基礎(chǔ)的研究內(nèi)容。我國在該領(lǐng)域的論文發(fā)表數(shù)量最多的是中國科學院，為247篇，清華大學以214篇位居第二，說明我國在該領(lǐng)域的研究力量主要集中在了中國科學院，其多學科的集團優(yōu)勢明顯。美國在該領(lǐng)域的研究機構(gòu)前2名為美國能源部（US Department of Energy，DOE）下屬研究機構(gòu)和加州大學系統(tǒng)（University of California System），論文發(fā)表數(shù)量分別為308篇和268篇。單純從數(shù)量上來說，我國研究機構(gòu)與美國一流機構(gòu)持平，僅前2名數(shù)量略低于美國，其余八個機構(gòu)論文數(shù)量上均高于美國，我國論文發(fā)表數(shù)量大于100的機構(gòu)有8家，而美國僅有4家，說明美國機構(gòu)在基礎(chǔ)研究的數(shù)量上呈現(xiàn)少數(shù)頂尖機構(gòu)的金字塔式分布，而我國屬于多個領(lǐng)先機構(gòu)的梯形式分布。另外，我國建筑節(jié)能領(lǐng)域研究前10名出現(xiàn)香港理工大學和香港城市大學等2個香港地區(qū)高校。

表5 SCI收錄的中美建筑節(jié)能領(lǐng)域論文前10名機構(gòu)

3.3 中美兩國基礎(chǔ)研究學科類別分析

對SCI收錄的中美建筑節(jié)能論文進行學科類別的統(tǒng)計結(jié)果見表6。

表6 中美建筑節(jié)能領(lǐng)域論文的前10位學科類別分布

由表6可以看出，中美在建筑節(jié)能領(lǐng)域發(fā)展方向基本相同，工程學、能源燃料和結(jié)構(gòu)與建筑技術(shù)是中國和美國都很關(guān)注的學科類別，但同時各國也有所側(cè)重，如中國還關(guān)注力學等偏基礎(chǔ)研究，美國關(guān)注計算機科學，并且美國在生態(tài)環(huán)境科學較中國更為重視。生態(tài)環(huán)境科學在中美地位的差異可能是由于美國的建筑節(jié)能主要關(guān)注點除能源節(jié)約之外，綠色發(fā)展和環(huán)境友好也是追求的主要目的，這一理念領(lǐng)先中國大約6年時間[20]。盡管我國對綠色生態(tài)的重視程度已經(jīng)加強，但目前在基礎(chǔ)理論的學科表現(xiàn)上表現(xiàn)還不夠明顯。從各學科的論文數(shù)量上來看，排在中國前10位的學科論文數(shù)量總體都略高于美國的論文數(shù)量，說明中國已逐漸趕超美國。

3.4 中美兩國基礎(chǔ)研究成果期刊分布

表7列出了中美兩國的主要期刊分布情況。其中《Energy and Buildings》和《Applied Energy》在中美學者期刊分布上均位列前列。《Energy and Buildings》由Elsevier出版，其范圍涵蓋了例如建筑科學界關(guān)于能源使用、室內(nèi)環(huán)境質(zhì)量和氣候?qū)W等所有可以提高建筑環(huán)境能效的主題?！禔pplied Energy》由英國出版社Applied Science Publishers自1975年創(chuàng)刊，主要覆蓋范圍從環(huán)境能源、燃燒和電力釋放過程到工業(yè)中的經(jīng)濟用電，以及建模和預測問題、能源保護政策問題和社會影響等。從前10位期刊的論文刊登數(shù)量上來看，我國在前10位期刊上發(fā)表文獻的總數(shù)以及占全國發(fā)文數(shù)量的比例均大于美國，說明我國在論文發(fā)表期刊選擇上傾向于某幾個熟悉的業(yè)內(nèi)期刊，更加有針對性。

注意到美國排名第9位的期刊《Science And Technology For The Built Environment》2016年的影響因子僅為0.88。主要因為該期刊是1995年創(chuàng)刊的《HVAC&R Research》于2015年更名而來，在影響因子計算時并未基于原期刊進行疊加。

表7 SCI收錄的中美建筑節(jié)能領(lǐng)域論文的期刊分布情況

3.5 中美兩國高被引論文分析

對中美兩國建筑節(jié)能領(lǐng)域的高被引論文進行統(tǒng)計（見表8），進一步發(fā)現(xiàn)美國發(fā)表的建筑節(jié)能領(lǐng)域論文總量占到全球的18.81%，但其中產(chǎn)生的高影響力論文卻占到全球的24.23%，其論文總量的13.25%都成為了全球的引用量最多的論文。而中國貢獻了20.56%的建筑節(jié)能相關(guān)論文，其高被引論文占到全球的19.17%，中國所有論文中只有9.58%的論文成為高影響力的學術(shù)論文，引起全球?qū)W術(shù)界的高度關(guān)注，該比例低于美國。雖然美國相關(guān)論文總量較中國略低，但其在學術(shù)成果產(chǎn)生的影響力卻是重大的，表明中國在建筑節(jié)能領(lǐng)域的論文數(shù)量雖然提高很快，但目前在高質(zhì)量、高學術(shù)影響力的創(chuàng)新性研究成果方面較美國仍有待提高。

表8 SCI收錄的建筑節(jié)能領(lǐng)域的高被引論文情況

3.6 中美兩國基礎(chǔ)研究頂尖機構(gòu)分析

根據(jù)各機構(gòu)高被引論文數(shù)量及其篇均被引次數(shù)（見表9），發(fā)表高被引論文的頂尖中美研究機構(gòu)被劃分4個區(qū)域（見圖2）：高被引論文數(shù)量及其篇均被引次數(shù)均高者，尚無機構(gòu)落入此區(qū)；僅發(fā)表的高被引論文數(shù)量多者為第二區(qū)，如加州伯克利大學分校、麻省理工學院、中國科學院、清華大學、香港理工大學、香港城市大學等，中國機構(gòu)數(shù)量大于美國，結(jié)合表1發(fā)現(xiàn)，這些中美機構(gòu)不僅在論文總量上居于前列，在論文影響力方面也是如此，研究實力強大，同時，中國科學院等已超越美國其他機構(gòu)；僅篇均被引次數(shù)高者為第三區(qū)，如密西根大學、斯坦福大學、哈佛大學、賓夕法尼亞州立大學和香港大學等；高被引論文數(shù)量及其篇均被引次數(shù)相對不高者為第四區(qū)，如佐治亞理工學院、西北太平洋國家實驗室、中國科學技術(shù)大學、湖南大學等。

表9 中美兩國建筑節(jié)能領(lǐng)域基礎(chǔ)研究的高被引論文機構(gòu)情況

圖2 中美兩國建筑節(jié)能領(lǐng)域基礎(chǔ)研究頂尖機構(gòu)分析

從圖2可見，美國機構(gòu)主要分布在三區(qū)和四區(qū)，在二區(qū)的機構(gòu)較中國的少；而中國機構(gòu)主要在第四區(qū)，少數(shù)在第二區(qū)。中國的頂尖機構(gòu)的高被引論文數(shù)量以中國科學院最多，其次為香港理工大學、清華大學、香港城市大學等。

從圖2和表9總體看，目前建筑節(jié)能領(lǐng)域在基礎(chǔ)研究論文數(shù)量和質(zhì)量上均表現(xiàn)異常優(yōu)秀的頂尖機構(gòu)美國數(shù)量多于中國，高被引文獻上中國的基礎(chǔ)研究論文質(zhì)量和數(shù)量較美國而言仍存在一定差距。

4 結(jié)論

基于科技論文分析發(fā)現(xiàn)，中美兩國在建筑節(jié)能領(lǐng)域的基礎(chǔ)研究中處于領(lǐng)軍位置，中國在論文數(shù)量上目前基本與美國持平，且近2年已反超美國，但中國頂尖研究機構(gòu)數(shù)量較美國少，并且在論文質(zhì)量方面有待提高。

（1）從論文發(fā)表數(shù)量上來看，中美兩國2008～2018年論文總量差異不大，2008～2013年兩國論文總量增長速度趨同，但中國自2014年開始增長速度不斷加快，2015年論文數(shù)量開始高于美國，而美國自2015年后論文數(shù)量增長速度放緩。

（2）從領(lǐng)域?qū)W科類別來看，中美建筑節(jié)能領(lǐng)域的重點學科基本上一致，重點關(guān)注工程學、能源燃料和結(jié)構(gòu)與建筑技術(shù)等類別，另外，美國發(fā)展綠色建筑早于我國，對生態(tài)環(huán)境科學這一學科的關(guān)注度更高，并且注重計算機科學在建筑節(jié)能領(lǐng)域的應(yīng)用研究；我國在力學方面較美國關(guān)注度更高。綠色建筑理念是目前建筑領(lǐng)域發(fā)展的最熱方向，雖然我國已經(jīng)提出了綠色建筑的發(fā)展理念，但目前在該學科上仍需加大力度，同時注意與智能化的結(jié)合。

（3）從論文影響力來看，中美兩國論文總量和高被引論文總量在全球均遙遙領(lǐng)先，具有較高影響力，但美國要高于中國。我國建筑節(jié)能領(lǐng)域論文總量是美國的1.09倍，而美國高被引論文的數(shù)量卻是中國的1.26倍。中國在建筑節(jié)能領(lǐng)域的論文數(shù)量雖然提高很快，但目前在高質(zhì)量、高學術(shù)影響力的創(chuàng)新性研究成果方面較美國仍有待提高。

（4）從頂尖機構(gòu)來看，大學和科研院所為中美建筑節(jié)能領(lǐng)域科學基礎(chǔ)研究的主要力量，相關(guān)產(chǎn)業(yè)界沒有太多參與建筑節(jié)能研究中偏基礎(chǔ)的研究內(nèi)容。美國機構(gòu)在基礎(chǔ)研究的數(shù)量上呈現(xiàn)少數(shù)頂尖機構(gòu)的金字塔式分布，我國屬于多個領(lǐng)先機構(gòu)的梯形式分布。中美頂尖機構(gòu)如加州伯克利大學分校、麻省理工學院、中國科學院、清華大學、香港理工大學、香港城市大學等在論文總量和論文影響力方面均居于前列。我國目前在相關(guān)政策支持下，已在建筑節(jié)能領(lǐng)域取得了很大的發(fā)展和進步，很多機構(gòu)進行了大量的基礎(chǔ)研究，但是需提高相關(guān)研究成果的影響力，在科研論文數(shù)量增長的同時，也要注重高質(zhì)量技術(shù)的研發(fā)。