胡海濤，張 雷

（甘肅建投科技研發(fā)有限公司，甘肅 蘭州 730050）

與裝配式建筑一樣，被動(dòng)式建筑也是當(dāng)今建筑業(yè)的發(fā)展熱門(mén)，兩者都是現(xiàn)代綠色建筑問(wèn)題的兩個(gè)主要方面。被動(dòng)式建筑指的是不依靠建筑本身以外的其他設(shè)備，而單純地通過(guò)其建筑物自身的構(gòu)造形式、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、圍護(hù)結(jié)構(gòu)以及建筑材料來(lái)實(shí)現(xiàn)建筑物整體保溫節(jié)能的效果。被動(dòng)式建筑被視為迄今最先進(jìn)的節(jié)能建筑之一，于1988年德國(guó)達(dá)姆施塔特房屋與環(huán)境研究所的沃爾夫?qū)し扑固夭┦亢腿鸬渎〉麓髮W(xué)的博阿達(dá)姆森教授首次提出。與一般的建筑物相比，被動(dòng)式建筑自身可以達(dá)到所需要的溫度，而不需要與外界進(jìn)行能量的交換，可以減少能源消耗百分之八十以上。主要通過(guò)保溫隔熱、氣密性能好的墻身和利用太陽(yáng)能、地?zé)崮艿瓤稍偕茉磥?lái)實(shí)現(xiàn)溫度的調(diào)控，以使建筑達(dá)到被動(dòng)的采暖和制冷，最終實(shí)現(xiàn)低能耗。

裝配式主要是提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，被動(dòng)式主要是提高建筑能源的利用效率，二者協(xié)同并進(jìn)，將極大推動(dòng)建筑業(yè)的高質(zhì)量發(fā)展。被動(dòng)式建筑作為先進(jìn)的節(jié)能型建筑，已成為國(guó)內(nèi)外建筑業(yè)科研學(xué)者所關(guān)注的對(duì)象。但是由于其發(fā)展時(shí)間較短，所涉及的研究?jī)?nèi)容、研究方法、技術(shù)原理等比較廣泛，有必要對(duì)被動(dòng)式建筑近年來(lái)的研究主體和學(xué)科演進(jìn)情況進(jìn)行充分的了解。本文對(duì)2009-2018年期間Web Of-Science的1099篇核心期刊分析研究，為被動(dòng)式建筑研究提供借鑒。

1 數(shù)據(jù)來(lái)源與研究方法

1.1 數(shù)據(jù)來(lái)源

文中所用數(shù)據(jù)來(lái)自Web Of Science（WOS）核心合集數(shù)據(jù)庫(kù)，基本檢索的主題為Passive House，時(shí)間跨度從2009到2018，引文索引為Science Citation Index Expanded （SCI-EXPANDED）-1900年至今、Social Sciences Citation Index （SSCI）-1900年至今，共檢索出1331條記錄信息。為了保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，對(duì)Web Of Science的類(lèi)別進(jìn)行了篩選，只保留了CONSTRUCTION BUILDING TECHNOLOGY、ENERGY FUELS、ENGINEERING CIVIL等類(lèi)別發(fā)文量大于10的研究領(lǐng)域，并去除掉會(huì)議論文、評(píng)論等幾個(gè)研究?jī)r(jià)值較小的文獻(xiàn)類(lèi)型，最終確定1099篇質(zhì)量較高的核心文獻(xiàn)作為研究對(duì)象。

在Web Of Science數(shù)據(jù)庫(kù)中主題為Passive House期刊的發(fā)文量，整體呈增長(zhǎng)趨勢(shì)，2013突破100篇，但發(fā)展趨勢(shì)及其不穩(wěn)定，大約每增長(zhǎng)兩三年，就會(huì)就會(huì)出現(xiàn)一次負(fù)增長(zhǎng)，2018年的發(fā)文量減少了8篇，可以預(yù)測(cè)在2019年關(guān)于被動(dòng)式建筑的發(fā)文量將會(huì)增長(zhǎng)，并且有望超過(guò)2017年的147篇。說(shuō)明人們對(duì)被動(dòng)式建筑的關(guān)注度逐漸增長(zhǎng)，但仍然需要不斷地探索和深入的研究。

1.2 研究方法

Cite Space V是美國(guó)德雷塞爾大學(xué)信息科學(xué)與技術(shù)學(xué)院陳超美教授在2004年使用Java語(yǔ)言開(kāi)發(fā)的，是在科學(xué)計(jì)量學(xué)、數(shù)據(jù)和信息可視化背景下發(fā)展起來(lái)的，最具特色和影響力的信息可視化分析軟件之一。知識(shí)圖譜是在龐大的數(shù)據(jù)下，通過(guò)將數(shù)據(jù)分析和標(biāo)注，并利用可視化技術(shù)將數(shù)據(jù)之間的關(guān)系和所構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)清晰地展現(xiàn)出來(lái)，直觀地得到研究主題的主體結(jié)構(gòu)、發(fā)展歷程、知識(shí)架構(gòu)、熱點(diǎn)前言以及相關(guān)的學(xué)科領(lǐng)域，在大數(shù)據(jù)時(shí)代，為學(xué)科研究提供切實(shí)的、有價(jià)值的參考。

2 研究主體分析

2.1 文獻(xiàn)共被引分析

將整理的數(shù)據(jù)源導(dǎo)入Cite Space軟件，時(shí)間跨度為2009-2018年，研究的時(shí)間間隔為1年，節(jié)點(diǎn)類(lèi)型選擇“Reference”，其他參數(shù)為默認(rèn)值，文獻(xiàn)共被引聚類(lèi)分析如圖1所示。“Network”中N表示網(wǎng)絡(luò)連接節(jié)點(diǎn)的數(shù)量為727條，E表示連接數(shù)量2577。文獻(xiàn)的共被引頻次越高說(shuō)明該文獻(xiàn)的影響力越大。在圖1的圖譜中，每一個(gè)節(jié)點(diǎn)代表一篇文獻(xiàn)，節(jié)點(diǎn)越大表示被引文獻(xiàn)的頻次就越高，在節(jié)點(diǎn)周?chē)鷺?biāo)注的是文獻(xiàn)作者和文獻(xiàn)發(fā)表的時(shí)間，節(jié)點(diǎn)的顏色與時(shí)間分區(qū)內(nèi)的顏色相對(duì)應(yīng)，顏色越淺表示文獻(xiàn)年代越近，顏色越深表示年代越久遠(yuǎn)。

圖1 文獻(xiàn)知識(shí)圖譜

表1列出了被引頻次大于10的文獻(xiàn)，可以看出文獻(xiàn)共被引頻次最高的依次是來(lái)自SARTORI I（2007）24 次、FEIST W （2005）18 次、SCHNIEDERS E（2006）18次，說(shuō)明這幾篇文獻(xiàn)是研究被動(dòng)式建筑最具有影響力的文獻(xiàn)，屬于基礎(chǔ)性文獻(xiàn)。這三篇被引頻次最高的文獻(xiàn)恰巧都集中在2005-2007年，可以看出這段時(shí)間是研究被動(dòng)式建筑的一個(gè)熱潮。ZORLU O （2011）、BADESCU V （2010）、PORRITT SM（2012）、MARSZAL AJ（2011），共被引頻次位于4～7位，分別為14次和13次，這幾篇共被引高頻次文獻(xiàn)集中在2010-2012年，說(shuō)明這幾年是被動(dòng)式建筑研究的另一個(gè)熱潮，或者對(duì)于被動(dòng)式建筑的研究有了突破性的進(jìn)展。

表1 共被引頻次較高文獻(xiàn)統(tǒng)計(jì)

最高被引文獻(xiàn) 《Energy use in the life cycle of conventional and low-energy buildings:A review article》是挪威科技大學(xué)SARTORI I教授在2007年發(fā)表在 《ENERGY AND BUILDINGS》上的一篇文章。主要描寫(xiě)了對(duì)9個(gè)國(guó)家共60例建筑全壽命周期的能耗進(jìn)行文獻(xiàn)調(diào)查，根據(jù)不同設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)建造的建筑物，并在所有其他條件相同的情況下進(jìn)行的案例研究表明，被動(dòng)式建筑比承諾使用“綠色”材料建造的同類(lèi)建筑更節(jié)能。低能耗建筑物的設(shè)計(jì)既能在總生命周期能源需求方面帶來(lái)凈效益，又能增加所包含的能源。從圖2可以看出該文獻(xiàn)自研究年份2009年開(kāi)始引用頻次逐年上升，到2013年達(dá)到峰值后又開(kāi)始逐年下降，到2016年之后為零。圖3看出該文獻(xiàn)共被24篇文章引用過(guò)，主要在建筑節(jié)能、建筑環(huán)境、建筑施工技術(shù)、施工政策等方面發(fā)揮了作用。

圖2 引文歷史圖

3 施引文獻(xiàn)

德國(guó)被動(dòng)式建筑研究機(jī)構(gòu)的Schnieders,E于2006年發(fā)表的《CEPHEUS results:measurements and occupants'satisfaction provide evidence for Passive Houses being an option for sustainable building》共被引18次，頻次位居第二。該文研究了德國(guó)卡塞爾世界上第一座多層被動(dòng)住宅中低收入租戶(hù)的滿(mǎn)意度，描述了德國(guó)、奧地利和瑞士被動(dòng)房屋標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展，分析了關(guān)于推動(dòng)被動(dòng)式房屋進(jìn)入市場(chǎng)的政治可能性，以及刺激這種舒適和節(jié)能建筑類(lèi)型的市場(chǎng)吸引力。

德國(guó)被動(dòng)式建筑研究機(jī)構(gòu)的Feist,W，2005年發(fā) 表 的 《Re-inventing air heating:Convenient and comfortable within the frame of the Passive House concept》與Schnieders,E的文章并列第二位。該文獻(xiàn)介紹了被動(dòng)式房屋標(biāo)準(zhǔn)，總結(jié)了歐盟“節(jié)能被動(dòng)式房屋為歐洲標(biāo)準(zhǔn)”（CEPHEUS）項(xiàng)目在能源指標(biāo)和舒適度方面的成果。詳細(xì)介紹了許多被動(dòng)式房屋中實(shí)現(xiàn)的通風(fēng)與供暖系統(tǒng)的特點(diǎn)，簡(jiǎn)要討論了木材爐作為被動(dòng)式房屋補(bǔ)充熱源的可能性和局限性。

通過(guò)這幾篇高頻被引文獻(xiàn)可以看出歐洲國(guó)家對(duì)被動(dòng)式建筑的研究比較多，并且從表1中可以得到大部分高被引文獻(xiàn)來(lái)自 《ENERG BUILDINGS》，在我們研究年限范圍內(nèi)，期刊《ENERG BUILDINGS》為被動(dòng)式建筑的研究奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

2.2 研究被動(dòng)式建筑國(guó)家分析

選擇節(jié)點(diǎn)類(lèi)型為“Country”，對(duì)被動(dòng)建筑進(jìn)行研究的國(guó)家進(jìn)行分析，得到如下知識(shí)圖譜。根據(jù)Cite Space作者陳超美博士的定義，中心性是測(cè)量節(jié)點(diǎn)在網(wǎng)絡(luò)中重要性的一個(gè)指標(biāo)，通過(guò)它來(lái)發(fā)現(xiàn)和衡量文獻(xiàn)的重要性。根據(jù)節(jié)點(diǎn)的大小可以看出，美國(guó)是年輪面積中最大的，中心性也是最大的為0.34，出現(xiàn)頻次為219次。被動(dòng)式建筑理念雖是在德國(guó)提出，但美國(guó)對(duì)被動(dòng)式建筑的研究一直領(lǐng)先于其他國(guó)家，1976年P(guān).Van Dresser等通過(guò)實(shí)驗(yàn)研究在位于新墨西哥州成功建造了一系列利用被動(dòng)式太陽(yáng)能采暖的辦公建筑。之后每年五月份，新墨西哥都會(huì)召開(kāi)一次被動(dòng)式太陽(yáng)能建筑會(huì)議。為了使被動(dòng)式建筑有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，美國(guó)建筑師編寫(xiě)了相關(guān)的設(shè)計(jì)手冊(cè)及建筑圖集，丹尼爾·D·希拉提出被動(dòng)式設(shè)計(jì)需要選擇合適的朝向、保溫性能較高的圍護(hù)結(jié)構(gòu)等。

其次是英國(guó)、中國(guó)、加拿大及德國(guó)，出現(xiàn)的頻次分別是83、79、78、70。德國(guó)是被動(dòng)式建筑的興起的國(guó)家，據(jù)相關(guān)資料顯示，全球約有15000座“被動(dòng)式房屋”，絕大多數(shù)建在德語(yǔ)區(qū)國(guó)家或斯堪的納維亞半島相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)體系比較完善，節(jié)能技術(shù)比較成熟，對(duì)于被動(dòng)式房屋的研究和探索走在了前沿。目前我國(guó)已經(jīng)有多家企業(yè)引進(jìn)德國(guó)先進(jìn)技術(shù)開(kāi)始生產(chǎn)被動(dòng)式房屋國(guó)內(nèi)科研院所和相關(guān)企業(yè)在這方面的研究也有了很大成果，被動(dòng)式房屋在我國(guó)很多地區(qū)的實(shí)驗(yàn)點(diǎn)取得了良好的效果。住建部建筑節(jié)能與科技司委托中國(guó)建筑科學(xué)研究院編寫(xiě)了《被動(dòng)式超低能耗綠色建筑技術(shù)導(dǎo)則》。

在國(guó)家分析的知識(shí)圖譜中，節(jié)點(diǎn)之間的連線(xiàn)代表國(guó)家之間的聯(lián)系，連線(xiàn)越粗代表國(guó)家之間合作強(qiáng)度越大，從圖4中可以看出，各個(gè)國(guó)家之間聯(lián)系密切，但還是需要加大合作力度。

圖4 研究被動(dòng)式建筑國(guó)家知識(shí)圖譜

2.3 對(duì)被動(dòng)式建筑研究的相關(guān)作者合作分析

對(duì)核心作者的發(fā)文量進(jìn)行定量分析，以便于重點(diǎn)關(guān)注這個(gè)領(lǐng)域的作者及其研究成果。節(jié)點(diǎn)類(lèi)型選擇“Author”,其余默認(rèn)，運(yùn)行程序，得到下圖。節(jié)點(diǎn)大小表示作者發(fā)文量的多少，節(jié)點(diǎn)之間的連線(xiàn)表示作者之間的合作關(guān)系。圖5中可以看出少數(shù)作者之間相互聯(lián)系，小群體居多，總體來(lái)說(shuō)比較分散，大部分研究作者還未呈現(xiàn)出緊密的合作關(guān)系網(wǎng)絡(luò)，不同學(xué)者團(tuán)隊(duì)在各自研究領(lǐng)域方面相對(duì)來(lái)說(shuō)比較獨(dú)立，形成了百家爭(zhēng)鳴、百花齊放的局面。其中以JANA KLANOVA、FB GARRY、SARAH G STAEDKE、PER HEISELBERG為中心的合作網(wǎng)絡(luò)中JANA KLANOVA為中心的團(tuán)隊(duì)最為緊密。不難發(fā)現(xiàn)，以上作者都是研究領(lǐng)域的代表性人員，對(duì)被動(dòng)式建筑的發(fā)展做出了重要的貢獻(xiàn)，具有較高的影響力，得到了大家的廣泛認(rèn)可，值得大家的廣泛關(guān)注。為了被動(dòng)式建筑各方面的全面發(fā)展，建議相關(guān)作者之間加強(qiáng)合作，相互交流學(xué)習(xí)，以促進(jìn)對(duì)被動(dòng)式建筑的長(zhǎng)期深入的研究。

圖5 作者共現(xiàn)圖譜

3 學(xué)科演進(jìn)分析

Cite Space中的Dual-map Overlays可以展現(xiàn)研究的內(nèi)容在學(xué)科演進(jìn)的變化。通過(guò)將引文和被引圖層進(jìn)行疊加，Dual-Map揭示了研究主題隨時(shí)間在不同學(xué)科之間的發(fā)展。Dual-map包含Blondel和VOS兩種算法，本文采用Blondel算法形成被動(dòng)式建筑Dual-Map圖譜如圖6所示，圖譜左側(cè)為引文圖譜，右側(cè)為被引圖譜，不同顏色代表不同的學(xué)科類(lèi)別，每種顏色的標(biāo)簽表示學(xué)科名稱(chēng)，左側(cè)到右側(cè)的連線(xiàn)表示學(xué)科演進(jìn)的痕跡。圖6展示的是被動(dòng)式建筑文獻(xiàn)研究整體演進(jìn)的圖譜。從圖譜左側(cè)的引文圖譜中可以發(fā)現(xiàn)，被動(dòng)式建筑文獻(xiàn)主要分布在A、B兩個(gè)范圍區(qū)，A區(qū)域的論文主要在社會(huì)生態(tài)學(xué)、地球、海運(yùn)業(yè)、動(dòng)物學(xué)、社會(huì)學(xué)等領(lǐng)域，與之對(duì)應(yīng)到右側(cè)被引圖譜中屬于生態(tài)學(xué)、地質(zhì)學(xué)、地球物理學(xué)等相關(guān)的期刊。同時(shí)在A區(qū)域已經(jīng)出現(xiàn)了相關(guān)期刊的名字，說(shuō)明對(duì)于被動(dòng)式建筑的研究已經(jīng)跳出了學(xué)科層面，應(yīng)用于實(shí)踐。從放大圖中可以看出期刊的名字，如building and environment、building research and information等，這些期刊發(fā)表了大量有關(guān)被動(dòng)式建筑的文章。期刊名稱(chēng)字體比較小說(shuō)明關(guān)注度不高。B區(qū)域文章主要是數(shù)學(xué)、系統(tǒng)、體制等領(lǐng)域，對(duì)應(yīng)到被引圖譜中分布在力學(xué)、計(jì)算機(jī)、環(huán)境、材料學(xué)、物理學(xué)等學(xué)科，這些都是研究別動(dòng)式建筑的基礎(chǔ)學(xué)科，與A區(qū)域相比，并未出現(xiàn)較為明顯的期刊。

圖6 共被引文獻(xiàn) Dual-Map 圖譜

引文圖譜到被引圖譜之間演變的軌跡線(xiàn)，可探討研究主題的領(lǐng)域是否發(fā)生改變。從共被引文獻(xiàn)Dual-Map圖譜可以看出，被動(dòng)式建筑Dual-Map圖譜的軌跡線(xiàn)平滑無(wú)奇，引文圖譜和被引圖譜的引文軌跡都沒(méi)有發(fā)現(xiàn)跨區(qū)域的折線(xiàn)，說(shuō)明研究主題的領(lǐng)域并沒(méi)有發(fā)生改變。

4 總結(jié)

裝配式建筑和被動(dòng)式建筑是未來(lái)建筑的兩大發(fā)展方向，隨著裝配式建筑節(jié)能要求的不斷提高，最終裝配式和被動(dòng)式將趨于統(tǒng)一。目前我國(guó)裝配式建筑與被動(dòng)式建筑已從示范引導(dǎo)階段，逐步走向大規(guī)模推廣和普及階段，大量的與之相配套的新技術(shù)、新工藝、新材料、新設(shè)備不斷涌現(xiàn)，不斷促進(jìn)建筑行業(yè)的全面升級(jí)換代。本文運(yùn)用Cite Space軟件對(duì)Web Of Science核心合集數(shù)據(jù)庫(kù)2009-2018年中關(guān)于被動(dòng)式建筑的期刊進(jìn)行了可視化分析，通過(guò)知識(shí)圖譜研究被動(dòng)式建筑的研究主體及學(xué)科演進(jìn)情況。通過(guò)被動(dòng)式建筑國(guó)家知識(shí)圖譜發(fā)現(xiàn)，各個(gè)國(guó)家研究團(tuán)隊(duì)對(duì)被動(dòng)式建筑的發(fā)展都做出了巨大的貢獻(xiàn)，其中美國(guó)、英國(guó)、中國(guó)、加拿大及德國(guó)貢獻(xiàn)比較突出。其次，不同學(xué)者團(tuán)隊(duì)在各自研究領(lǐng)域方面相對(duì)來(lái)說(shuō)比較獨(dú)立，形成了百花齊放的局面，其中以JANA KLANOVA、FB GARRY、SARAH G STAEDKE、PER HEISELBERG為中心的合作網(wǎng)絡(luò)中JANA KLANOVA為中心的團(tuán)隊(duì)貢獻(xiàn)最大。最后，被動(dòng)式建筑文獻(xiàn)主要涉及社會(huì)生態(tài)學(xué)、地球、海運(yùn)業(yè)、動(dòng)物學(xué)、社會(huì)學(xué)等領(lǐng)域，并逐漸演進(jìn)到生態(tài)學(xué)、地質(zhì)學(xué)、地球物理學(xué)，并且被動(dòng)式建筑的研究已經(jīng)跳出了學(xué)科層面，應(yīng)用于實(shí)踐。