劉曉燕，孫睿憶，王忠華，崔 雪，趙雨新，宮克勤

(東北石油大學(xué) 土木建筑工程學(xué)院，黑龍江 大慶 163318)

隨著生活水平的提高，人們對建筑內(nèi)舒適需求不斷增長，隨之而來的是建筑能耗大幅增長及污染問題的日趨嚴(yán)重，至2016年，我國建筑能耗約占總能耗的21%[1]，因此建筑節(jié)能成為各國科研人員研究的熱點(diǎn)問題。我國自1986年發(fā)布首個建筑節(jié)能相關(guān)規(guī)范《北方地區(qū)居住建筑節(jié)能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》，正式啟動國內(nèi)建筑節(jié)能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》，正式啟動國內(nèi)建筑節(jié)能戰(zhàn)略。同年發(fā)布《民用建筑節(jié)能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》，正式將建筑節(jié)能提上日程。1997年，我國頒布《中華人民共和國節(jié)約能源法》，明確了“節(jié)能是國家發(fā)展經(jīng)濟(jì)的一項長遠(yuǎn)戰(zhàn)略方針”，首次給節(jié)能賦予法律地位。至此，我國順應(yīng)發(fā)展需求，相繼修訂并制定建筑節(jié)能相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范幾十種，并出臺相關(guān)政策，為節(jié)能減排、可持續(xù)發(fā)展奠定良好基礎(chǔ)。

為推行節(jié)能減排政策，改變建筑結(jié)構(gòu)、改進(jìn)現(xiàn)有建筑供暖模式、提高建筑材料熱性能、優(yōu)化設(shè)計建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)、開發(fā)新能源等策略成為我國學(xué)者們降低建筑能耗的出發(fā)點(diǎn)。薛鵬等[2]在滿足采光和節(jié)能的條件下對低緯度地區(qū)建筑進(jìn)行了窗墻比的優(yōu)化設(shè)計。劉娟田等[3]對位于西北寒冷地區(qū)的農(nóng)宅提出了多能源互補(bǔ)方式，可大量節(jié)約煤炭耗量。夏蕊芳等[4]發(fā)現(xiàn)添加較高比例的木質(zhì)纖維及適量的乙二醛交聯(lián)劑可提高生物復(fù)合材料的傳熱能力和保溫性能。任剛等[5]提出模塊化太陽能建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)并發(fā)現(xiàn)該結(jié)構(gòu)可有效降低20.33%的制冷能耗。陳孚江等[6]設(shè)計一種基于太陽高度角的被動式遮陽墻體，可降低18.82%的建筑冷負(fù)荷。

分析國內(nèi)學(xué)者研究文獻(xiàn)可發(fā)現(xiàn)，關(guān)于建筑節(jié)能研究結(jié)果頗豐，其研究趨勢與研究熱點(diǎn)也在不斷變化，但并沒有對于我國建筑節(jié)能領(lǐng)域未來研究前沿的研究。為了得到我國建筑節(jié)能的研究前沿方向，本文采用陳超美博士開發(fā)的科學(xué)文獻(xiàn)分析工具CiteSpace5.5.R2軟件進(jìn)行文獻(xiàn)檢索分析，以探索該領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)與發(fā)展方向。

1 研究準(zhǔn)備

1.1 研究方法

CiteSpace軟件著眼于科學(xué)分析中蘊(yùn)含的潛在知識，是在科學(xué)計量學(xué)、數(shù)據(jù)可視化背景下逐漸發(fā)展起來的一款基于Java平臺的引文可視化分析軟件。由于是通過可視化的手段來呈現(xiàn)科學(xué)知識的結(jié)構(gòu)、規(guī)律和分布情況，因此也將通過此類方法分析得到的可視化圖形稱為“科學(xué)知識圖譜”。該軟件主要基于共引分析理論和尋徑網(wǎng)絡(luò)算法等，對特定領(lǐng)域文獻(xiàn)進(jìn)行計量，以探尋出學(xué)科領(lǐng)域演化的關(guān)鍵路徑及其知識拐點(diǎn)，并通過一系列可視化圖譜的繪制來形成對學(xué)科演化潛在動力機(jī)制的分析和學(xué)科發(fā)展前沿的探測[7]。

1.2 數(shù)據(jù)來源

本文選擇CNKI數(shù)據(jù)庫進(jìn)行相關(guān)主題的檢索，采用高級檢索功能對“建筑節(jié)能”主題進(jìn)行檢索，時間限定為2008～2019年，期刊范圍選擇核心期刊、CSSCI及CSCD以上類型的所有期刊，手動剔除其中會議通知、新聞稿件、卷首語及與主題含義偏離較遠(yuǎn)的文章，共檢索得到2 315篇文獻(xiàn)。為得到我國建筑節(jié)能的研究前沿，本文主要從關(guān)鍵詞聚類和突現(xiàn)詞進(jìn)行分析。

2 建筑節(jié)能研究熱點(diǎn)分析

關(guān)鍵詞可反映出某一領(lǐng)域的主要研究方向和研究熱點(diǎn)[8]。在CiteSpace中的功能模板選擇“Keyword”，時間切片設(shè)置為1年，設(shè)置每個時間切片內(nèi)排名前50的數(shù)據(jù)來生成網(wǎng)絡(luò)?？紤]到文獻(xiàn)中的關(guān)鍵詞較多，會混亂分析的可視化過程，故以“尋徑(PathFinder)”剪枝方式來進(jìn)行關(guān)鍵詞可視化網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建，該種剪枝方式可以最大限度的簡化可視化網(wǎng)絡(luò)并突出其重要結(jié)構(gòu)。運(yùn)行完成后對關(guān)鍵詞進(jìn)行聚類分析，由圖1，對于目標(biāo)文獻(xiàn)，2008～2019年研究內(nèi)容共生成節(jié)點(diǎn)413個，連線數(shù)量983條，網(wǎng)絡(luò)密度0.011 6，歸劃14類。按聚類是否合理指標(biāo)看，其中模塊值Q值(ModularityQ)0.510 7，平均輪廓值S值(Mean Silhouette)0.597 5，按CiteSpace可視化網(wǎng)格劃分標(biāo)準(zhǔn)看，Q>0.3劃分社團(tuán)結(jié)構(gòu)顯著，S>0.5聚類合理，綜上可判定所繪的可視化網(wǎng)絡(luò)有一定參考價值?？煽闯?，對于建筑節(jié)能，國內(nèi)學(xué)者主要通過構(gòu)建綠色建筑體系、強(qiáng)化外圍護(hù)結(jié)構(gòu)熱工性能、改造空調(diào)系統(tǒng)、降低建筑能耗策略、調(diào)整外圍護(hù)結(jié)構(gòu)顏色、探討建筑節(jié)能影響因素等方向進(jìn)行研究。

圖1中節(jié)點(diǎn)大小表示該聚類中發(fā)表文獻(xiàn)總數(shù)，圓環(huán)厚度代表每年該聚類文獻(xiàn)發(fā)表數(shù)，顏色代表發(fā)表年份，連接線顏色代表關(guān)鍵詞間第一次共現(xiàn)年份。由此可知，近十年，我國建筑節(jié)能研究熱點(diǎn)主要集中于2008～2011年，雖然各領(lǐng)域都在不斷發(fā)展，但發(fā)表文獻(xiàn)數(shù)明顯減少，且關(guān)鍵詞間共現(xiàn)性也不斷減弱，一定程度上說明我國建筑節(jié)能研究進(jìn)展順利。對于節(jié)能措施和節(jié)水節(jié)能聚類，自2008年該聚類與其它聚類相比對應(yīng)文獻(xiàn)較少，說明該聚類研究較少，聚類分析不甚合理，且聚類名稱有明顯概括性，故可推測其主要研究內(nèi)容已向其他聚類轉(zhuǎn)移。至2019年，我國綠色建筑、熱工性能和影響因素具有較好的發(fā)展前景，是目前我國建筑節(jié)能的研究熱點(diǎn)。

為了更加直觀的得到建筑節(jié)能領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)，選擇頻率前20的關(guān)鍵詞進(jìn)行匯總，見表1。其中，建筑能耗、節(jié)能改造和綠色建筑的出現(xiàn)頻次達(dá)到100以上，說明這3個領(lǐng)域得到了我國學(xué)者的廣泛關(guān)注。但也可以看出，這三個詞與其他關(guān)鍵詞形成包含關(guān)系，其內(nèi)涵和外延都在我國學(xué)者研究過程中得到了充分的發(fā)展。

圖1 關(guān)鍵詞聚類分析時間域圖譜

表1 我國建筑節(jié)能高頻關(guān)鍵詞

2.1 建筑能耗

建筑能耗是檢測我國既有或在建建筑是否符合我國節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)的重要指標(biāo)，同時也是推進(jìn)我國節(jié)能減排政策的重要參數(shù)，一直是我國學(xué)者研究的重點(diǎn)領(lǐng)域，影響我國建筑能耗的因素，主要包括采暖、空調(diào)、炊事、照明、用電等方面。隨著時代的不斷發(fā)展，建筑能耗預(yù)測分析方法與運(yùn)營控制技術(shù)也在不斷發(fā)展和完善。劉佳靜等[9]采用BIM模型和Agent技術(shù)建立用戶移動行為模型，通過模擬室內(nèi)環(huán)境、人員和設(shè)備三者之間的交互作用，獲取室內(nèi)人員和設(shè)備運(yùn)行工況的時間序列信息。游又能等[10]提出了被動式超低能耗裝配式建筑在發(fā)展過程中存在的問題以及未來的發(fā)展方向。Li[11]等研究了城市熱島(UHI)對建筑制冷和采暖能耗的影響，發(fā)現(xiàn)UHI可能導(dǎo)致制冷能耗中位數(shù)增加19.0%，采暖能耗中位數(shù)減少18.7%，其能耗也顯示出強(qiáng)烈的城際差異和明顯的城市內(nèi)部差異。

2.2 節(jié)能改造

節(jié)能改造是使既有建筑達(dá)到節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)要求，推進(jìn)我國節(jié)能減排戰(zhàn)略的有效措施，我國學(xué)者目前對節(jié)能改造的研究主要集中在傳統(tǒng)建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)保溫性能的提升與新型圍護(hù)結(jié)構(gòu)的開發(fā)、空調(diào)功能暖系統(tǒng)的熱性能優(yōu)化及冷熱源處降耗等方面。劉永剛等[12]開發(fā)了集保溫、隔聲與裝飾功能于一體的新型模塊化保溫墻板，傳熱系數(shù)為0.36 W/(m2·K)，計權(quán)隔聲量為35 dB。郭吉偉等[13]對公共浴池的熱泵余熱回收系統(tǒng)進(jìn)行運(yùn)行模式的優(yōu)化,系統(tǒng)的日平均能效比達(dá)到4.8，余熱回收量大于80%。Zhou等[14]研究了建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計和實(shí)際運(yùn)行優(yōu)化中研究了節(jié)能潛力，發(fā)現(xiàn)天津最新的能效標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的采暖能耗目標(biāo)比德國建筑節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)EnEv'2009高出30.9%，比德國使用的Passivhaus標(biāo)準(zhǔn)高出49.7%。

2.3 綠色建筑

綠色建筑是指在全壽命周期內(nèi)，節(jié)約資源、保護(hù)環(huán)境、減少污染、為人們提供健康、適用、高效的使用空間，最大限度地實(shí)現(xiàn)人與自然和諧共生的高質(zhì)量建筑，可以說是建筑發(fā)展的終極目標(biāo)。我國自1992年便大力推動綠色建筑的發(fā)展與實(shí)施，現(xiàn)已落成的綠色建筑眾多，如上海世博會世博中心、華僑城體育中心、杭州低碳科技館等。對于綠色建筑，其研究熱點(diǎn)囊括了建材、標(biāo)準(zhǔn)、施工、建筑生態(tài)等多方面。石磊等[15]構(gòu)建了基于地域文化傳承的綠色建筑評價體系,進(jìn)而提出體系構(gòu)建八大要素。Cao等[16]通過測量室內(nèi)CO2濃度變化研究了室內(nèi)溫度調(diào)節(jié)對室內(nèi)空氣質(zhì)量和能源消耗的影響，發(fā)現(xiàn)送風(fēng)溫度和ACH均會對CO2分散產(chǎn)生較大影響。Zhang等[17]采用多層次灰色評價法，在對英國BREEAM、美國LEED、跨國GBTOOL、中國生態(tài)住宅等國外生態(tài)住宅評價方法基礎(chǔ)上，在生態(tài)觀下建立綠色建筑評價體系。

此外，公共建筑、圍護(hù)結(jié)構(gòu)、居住建筑等領(lǐng)域關(guān)鍵詞頻次較高，也是現(xiàn)如今我國建筑節(jié)能的研究熱點(diǎn)，其研究內(nèi)容多與其它關(guān)鍵詞形成包含或交叉關(guān)系，形成各方向協(xié)同發(fā)展的態(tài)勢。

3 突現(xiàn)詞分析

突現(xiàn)詞代表了某領(lǐng)域的研究前沿及發(fā)展動向。采用CiteSpace中“突現(xiàn)詞(Burst Terms)”功能，選擇Keyword圖譜并設(shè)定每時段前50的關(guān)鍵詞進(jìn)行突現(xiàn)詞分析，分析結(jié)果見圖2。

圖2 我國建筑節(jié)能突現(xiàn)詞

由圖2可讀出我國建筑節(jié)能的研究發(fā)展趨勢。2008年隨著我國政府監(jiān)管力度的不斷增大和可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的不斷推進(jìn)，節(jié)能措施、外墻、可持續(xù)發(fā)展、環(huán)保等方向受到國內(nèi)學(xué)者的關(guān)注，持續(xù)時間為3～4年。隨著研究的不斷深入，針對我國建筑節(jié)能的一系列設(shè)想和研究方向不斷細(xì)化，提出節(jié)能建筑、低碳城市、大型公共建筑、農(nóng)村住宅等研究對象及分項計量、低碳經(jīng)濟(jì)和評價指標(biāo)等節(jié)能方式與政策，但對于節(jié)能方式來說持續(xù)時間不長。此后，節(jié)能建筑對象研究告一段落，學(xué)者將研究熱情投入到具體提高節(jié)能效率的方法上，從而衍生出室內(nèi)熱環(huán)境、熱回收、節(jié)能率、供暖、保溫方式等突現(xiàn)詞，其中影響因素、相變材料自2014年開始出現(xiàn)，至2019年仍保持著旺盛的生命力。研究至2016年，學(xué)者提出了近零能耗建筑的概念，說明我國建筑節(jié)能領(lǐng)域研究成果在前人的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)了質(zhì)的飛躍，可以實(shí)現(xiàn)近零能耗建筑的設(shè)計與研究，至2019年，該方向仍是我國的研究前沿。

3.1 影響因素

建筑節(jié)能的影響因素眾多，對于建筑本身大致可分為外界氣候條件、建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的熱工性能及建筑形體因素和建筑周邊環(huán)境因素，此外還包括建筑節(jié)能政策、市場供需變動、經(jīng)濟(jì)效益等方面，我國學(xué)者對此展開了細(xì)致的研究。李柏桐等[18]通過問卷調(diào)查和Ucinet6軟件分析并探索了節(jié)能服務(wù)企業(yè)動力的影響因素。吳思材等[19]研究發(fā)現(xiàn)業(yè)主行為是影響既有建筑節(jié)能改造項目收益分配的關(guān)鍵因素，而主體關(guān)系與綜合效益在項目收益分配過程中發(fā)揮部分中介作用。Liu等[20]強(qiáng)調(diào)對于減少各氣候區(qū)域內(nèi)的建筑節(jié)能，有必要強(qiáng)化各圍護(hù)結(jié)構(gòu)的傳熱系數(shù)值。

3.2 相變材料

相變材料是通過自身達(dá)到一定溫度時能夠釋放和吸收大量潛熱的物質(zhì)，其巨大的潛熱存儲能力受到建筑節(jié)能領(lǐng)域?qū)＜业那嗖A，特別是固-固及固-液相變材料以其儲能大、體積小的優(yōu)勢廣泛用于我國建筑領(lǐng)域，常以相變材料板、相變微膠囊及混合砂漿等形式應(yīng)用于建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)。由于我國建筑節(jié)能的要求不斷提高，研究開發(fā)新型相變材料也逐漸成為我國學(xué)者的研究熱點(diǎn)。邵必林等[21]采用LBM方法對夏熱冬冷地區(qū)綠色建筑相變屋面的節(jié)能效益進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)開發(fā)成本低的相變材料是當(dāng)務(wù)之急。Chen等[22]研究可儲熱的通風(fēng)系統(tǒng)在夏季空調(diào)建筑中制冷應(yīng)用，發(fā)現(xiàn)使用TES系統(tǒng)的節(jié)電率(ESR)為16.9%～50.8%，與傳統(tǒng)NV系統(tǒng)相比，ESR為9.2%～33.6%。Li等[23]提出包含PCM的多孔儲熱層太陽能復(fù)合墻，該墻體在加熱室中可在夜間平均溫度條件下實(shí)現(xiàn)約20.2%熱增量，PCM儲熱壁的熱效率為76.2%。

3.3 近零能耗建筑

零能耗建筑是不消耗常規(guī)能源的建筑，完全依靠太陽能或者其它可再生能源，許多歐美國家如瑞士、加拿大及德國都已發(fā)展零能源建筑。一些區(qū)域國家如日本、泰國和馬來西亞也開始建筑工程。隨著我國建筑節(jié)能的不斷發(fā)展，我國住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部發(fā)布公告指出，《近零能耗建筑技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》于2019年9月1日正式開始實(shí)施，標(biāo)志著我國建筑節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)對標(biāo)國際，是我國加強(qiáng)節(jié)能減排和提升節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)要求的具體體現(xiàn)。吳會來等[24]對上海低密度住宅建筑進(jìn)行實(shí)例研究，通過改造圍護(hù)結(jié)構(gòu)，空調(diào)節(jié)能46%。葉曉莉等[25]分析了零能耗建筑中太陽能的應(yīng)用，指出在該建筑中廣泛使用太陽能的必要性。Huang等[26]提出了生命周期性能分析方法，以研究降解對近零能耗建筑(nZEBs)縱向性能的影響，提出的兩階段設(shè)計方法緩解nZEB幾年后無法滿足近零能耗的問題。

4 結(jié)論

建筑節(jié)能是推動我國節(jié)能減排戰(zhàn)略的重要一環(huán)，是支持我國可持續(xù)發(fā)展的重要舉措，在此條件下，我國學(xué)者進(jìn)行了多方位的研究。本文采用CiteSpace 5.5.R2軟件，基于CNKI 2008～2019的核心期刊以上2 315篇文獻(xiàn)數(shù)據(jù)，對我國建筑節(jié)能進(jìn)行了研究熱點(diǎn)的可視化分析，主要結(jié)論如下：

(1)近10年來我國建筑節(jié)能的研究熱點(diǎn)主要集中在建筑能耗、節(jié)能改造和綠色建筑中，而公共建筑、圍護(hù)結(jié)構(gòu)和居住建筑等也受到了我國學(xué)者的廣泛關(guān)注。

(2)近10年我國建筑節(jié)能的研究前沿變化深刻反映了我國建筑節(jié)能的發(fā)展歷程，以政策開始為我國建筑節(jié)能提供保障，從節(jié)能建筑等建筑整體研究細(xì)化到了墻體保溫、室內(nèi)供暖及熱環(huán)境等細(xì)節(jié)研究，在前人研究成果的基礎(chǔ)上提出了近零能耗建筑，使建筑零能耗成為可能。

本文的局限性在于數(shù)據(jù)來源主要來自CNKI數(shù)據(jù)庫，研究范圍沒有囊括我國所有學(xué)者的研究成果，以后的研究將進(jìn)一步將文獻(xiàn)來源進(jìn)行擴(kuò)展，以期更全面的了解我國建筑節(jié)能的全貌。