劉月君 申玉然 高銀飛 周創(chuàng)輝 王瓏

(1.河北建筑工程學(xué)院經(jīng)濟(jì)管理學(xué)院，河北 張家口 075000；2.張家口市建筑產(chǎn)業(yè)管理數(shù)字化技術(shù)創(chuàng)新中心，河北 張家口 075000)

0 引言

現(xiàn)階段，建筑業(yè)是除工業(yè)和交通運(yùn)輸業(yè)之外的主要能源消耗領(lǐng)域[1]。建筑業(yè)高耗能、高排放問(wèn)題亟待解決。被動(dòng)式超低能耗建筑是綠色節(jié)能建筑的基本內(nèi)涵[2]，其特征包括舒適度水平高、人同建筑與氣候聯(lián)系緊密等[3]。

綜述研究采用定性與定量相結(jié)合的方法。其中，定性分析依靠研究人員對(duì)領(lǐng)域相關(guān)文獻(xiàn)的閱讀量積累[4]；借助知識(shí)圖譜繪制工具CiteSpace進(jìn)行可視化定量分析，可直觀展示各因素(研究熱點(diǎn)等)之間的顯性或隱性關(guān)系[5]。定性分析輔助定量分析，以期為后續(xù)研究者針對(duì)被動(dòng)式超低能耗建筑研究方向提供思路。

1 方法與數(shù)據(jù)

本文以中國(guó)知網(wǎng)(CNKI)為平臺(tái)、以核心期刊為范圍、以被動(dòng)式超低能耗建筑OR被動(dòng)式低能耗建筑OR被動(dòng)房為主題詞進(jìn)行無(wú)時(shí)間限制檢索，首次檢索結(jié)果為83篇文獻(xiàn)，剔除個(gè)別新聞?lì)悎?bào)道及無(wú)關(guān)文獻(xiàn)，最終得到66篇文獻(xiàn)，2022年1月14日為最終檢索時(shí)間，詳見(jiàn)圖1。

采用定性與定量相結(jié)合的研究方法對(duì)被動(dòng)式超低能耗建筑文獻(xiàn)進(jìn)行分析。其中，定性分析是對(duì)閱讀的相關(guān)文獻(xiàn)進(jìn)行梳理，闡述現(xiàn)階段被動(dòng)式超低能耗建筑研究?jī)?nèi)容等；定量分析是借助CiteSpace(5.8.R1)可視化分析軟件進(jìn)行，具體包括三個(gè)步驟：第一步，通過(guò)文獻(xiàn)年發(fā)文數(shù)量、收錄期刊、關(guān)鍵作者及研究機(jī)構(gòu)剖析領(lǐng)域研究現(xiàn)狀；第二步，通過(guò)關(guān)鍵詞共現(xiàn)和聚類分析明確研究熱點(diǎn)、前沿及趨勢(shì)；第三步，結(jié)合前述分析結(jié)果提出未來(lái)研究方向。

2 結(jié)果與討論

2.1 研究現(xiàn)狀

2.1.1 文獻(xiàn)發(fā)表趨勢(shì)分析

由圖2可知，該領(lǐng)域的研究整體經(jīng)歷三個(gè)階段。第一階段：2001—2014年。此階段為初步探索期，年均發(fā)文量不超過(guò)2篇，累計(jì)發(fā)文量為8篇，說(shuō)明研究人員對(duì)于其關(guān)注較少，且文獻(xiàn)以被動(dòng)房中的太陽(yáng)能研究為主[6-8]。第二階段：2014—2017年。此階段為急速增長(zhǎng)期。隨著一系列中德合作“被動(dòng)式低能耗建筑”示范項(xiàng)目的完工，如秦皇島“在水一方”項(xiàng)目，以及國(guó)家相關(guān)政策的頒布，如《關(guān)于進(jìn)一步加強(qiáng)城市規(guī)劃建設(shè)管理工作的若干意見(jiàn)》中提出要發(fā)展被動(dòng)式房屋等綠色節(jié)能建筑，研究人員意識(shí)到被動(dòng)式超低能耗建筑在節(jié)能環(huán)保中的重要性。經(jīng)統(tǒng)計(jì)，此階段國(guó)家基金支持較第一階段增加54.55%。第三階段：2017—2021年。此階段為緩慢增長(zhǎng)期，表明該領(lǐng)域的研究熱度較第二階段有所下降。

2.1.2 文獻(xiàn)收錄期刊分析

由圖3可知，《建筑科學(xué)》在此領(lǐng)域文獻(xiàn)發(fā)表數(shù)量最多，為24篇，占總文獻(xiàn)數(shù)量的35.82%。排名前5的6種期刊發(fā)文數(shù)量占比69.70%，表明這6種期刊是被動(dòng)式超低能耗建筑領(lǐng)域主要刊物，是深入探究此領(lǐng)域研究進(jìn)展的重要途徑。

進(jìn)一步對(duì)23種期刊類型進(jìn)行分析，其中CSCD期刊為10種，總發(fā)表量為34篇，占比53.03%；CSSCI期刊為1種，總發(fā)表量為1篇，占比1.52%；EI期刊為5種，總發(fā)表量為6篇，占比9.09%；無(wú)SCI期刊來(lái)源?？傮w而言，此領(lǐng)域研究成果在高水平期刊發(fā)表數(shù)量不足，未來(lái)收錄期刊整體水平有待提高。

2.1.3 關(guān)鍵作者及研究機(jī)構(gòu)分析

表1 關(guān)鍵作者及發(fā)文量

被動(dòng)式超低能耗建筑領(lǐng)域作者間合作網(wǎng)絡(luò)關(guān)系如圖4所示。該領(lǐng)域的研究學(xué)者抱團(tuán)合作趨勢(shì)明顯，存在以徐偉、劉艷峰、崔國(guó)游為代表的三個(gè)大型合作網(wǎng)絡(luò)，其他合作網(wǎng)絡(luò)較小。

借助CiteSpace軟件對(duì)被動(dòng)式超低能耗建筑領(lǐng)域機(jī)構(gòu)(發(fā)文量≥2篇)進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)該領(lǐng)域研究機(jī)構(gòu)多為高校或研究院(所)，企業(yè)僅有2家，見(jiàn)表2。

表2 研究機(jī)構(gòu)及發(fā)文量

2.1.4 研究?jī)?nèi)容分析

通過(guò)對(duì)被動(dòng)式超低能耗建筑領(lǐng)域關(guān)鍵文獻(xiàn)梳理，發(fā)現(xiàn)學(xué)者研究集中在以下三個(gè)方面：

(1)關(guān)鍵技術(shù)。針對(duì)關(guān)鍵技術(shù)內(nèi)容研究，學(xué)者遵循“整體+個(gè)別”原則，即“全面研究+某一項(xiàng)或某幾項(xiàng)研究”。在全面研究中，周正楠[10]將被動(dòng)房問(wèn)題聚焦于解決冬季采暖、降低建筑熱量損失，提出加強(qiáng)建筑圍護(hù)體系的保溫性能、提高建筑的氣密性能、采用機(jī)械送新風(fēng)系統(tǒng)并進(jìn)行熱回收、使用地?zé)嶝?fù)荷的采暖方式等技術(shù)措施；游又能等[11]將被動(dòng)式超低能耗建筑與裝配式建筑耦合集成作為研究對(duì)象，從不同氣候區(qū)分析保溫隔熱系統(tǒng)、門窗系統(tǒng)、氣密性、無(wú)熱橋處理、新風(fēng)熱回收系統(tǒng)的具體構(gòu)建。在個(gè)別研究中，劉秦見(jiàn)等[12]從經(jīng)濟(jì)角度對(duì)被動(dòng)式建筑應(yīng)用可再生能源系統(tǒng)的典型案例進(jìn)行分析，得出利用太陽(yáng)能可使能源消耗降低64%，且太陽(yáng)能光伏電池板完全滿足能耗需求的結(jié)論。王選等[13]在太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)優(yōu)化的基礎(chǔ)上，結(jié)合新風(fēng)系統(tǒng)研究，將西寧市某被動(dòng)式超低能耗建筑的太陽(yáng)能新風(fēng)系統(tǒng)作為研究對(duì)象進(jìn)行論證。

由上述文獻(xiàn)可知，關(guān)于被動(dòng)式超低能耗建筑的關(guān)鍵技術(shù)全面研究大致包括5項(xiàng)，個(gè)別研究主要集中于可再生能源系統(tǒng)的太陽(yáng)能資源利用和新風(fēng)系統(tǒng)。

(2)指標(biāo)體系。針對(duì)指標(biāo)體系研究?jī)?nèi)容，學(xué)者遵循“國(guó)外技術(shù)指標(biāo)體系+我國(guó)實(shí)際情況”原則。徐偉等[14]從能耗范圍、物理邊界、指標(biāo)數(shù)值三方面入手介紹指標(biāo)體系的構(gòu)成，并對(duì)現(xiàn)階段美國(guó)、日本、歐盟和我國(guó)的指標(biāo)體系進(jìn)行全面梳理，認(rèn)為美國(guó)與我國(guó)在氣候差異等方面存在相同點(diǎn)，其技術(shù)體系對(duì)我國(guó)具有借鑒意義。馮國(guó)會(huì)等[15]將德國(guó)被動(dòng)房的技術(shù)指標(biāo)、方案設(shè)計(jì)與我國(guó)的《被動(dòng)式超低能耗綠色建筑技術(shù)導(dǎo)則》相結(jié)合，針對(duì)嚴(yán)寒地區(qū)的被動(dòng)房低能耗和負(fù)荷及系統(tǒng)設(shè)計(jì)進(jìn)行研究，同時(shí)考慮建筑智能化應(yīng)用。王昭等[16]將德國(guó)被動(dòng)房研究所技術(shù)指標(biāo)體系和《被動(dòng)式超低能耗綠色建筑技術(shù)導(dǎo)則》提供的供暖需求、供冷需求等指標(biāo)計(jì)算公式相結(jié)合，用以確定山東省被動(dòng)式超低能耗建筑評(píng)價(jià)指標(biāo)范圍。

由上述文獻(xiàn)可知，關(guān)于指標(biāo)體系的研究，學(xué)者更多基于某一范圍進(jìn)行，如氣候區(qū)、地區(qū)；同時(shí)，綜合考慮德國(guó)被動(dòng)房研究所技術(shù)指標(biāo)體系與我國(guó)發(fā)布的《被動(dòng)式超低能耗綠色建筑技術(shù)導(dǎo)則》，在兩者的基礎(chǔ)上根據(jù)實(shí)際情況實(shí)現(xiàn)技術(shù)指標(biāo)的區(qū)域范圍內(nèi)確定。

(3)軟件應(yīng)用。宋昂揚(yáng)等[17]以phpp能耗軟件計(jì)算結(jié)果為依據(jù)，將敏感性分析與技術(shù)、經(jīng)濟(jì)因素相結(jié)合，對(duì)天津市新生態(tài)被動(dòng)房項(xiàng)目中對(duì)冷熱負(fù)荷影響較大的參數(shù)進(jìn)行合理優(yōu)化，最終確定材料及設(shè)備選型。鄒艾娟等[18]將國(guó)內(nèi)外能耗計(jì)算軟件(DEST、phpp)作為研究對(duì)象，對(duì)兩者的運(yùn)算機(jī)理和參數(shù)設(shè)置進(jìn)行比較。曹依蕾等[19]借助紅外熱像儀對(duì)某一被動(dòng)式超低能耗建筑構(gòu)件部位進(jìn)行直觀熱工缺陷分析，之后利用定量方法進(jìn)一步對(duì)其缺陷嚴(yán)重程度進(jìn)行判定。

由上述文獻(xiàn)可知，關(guān)于軟件應(yīng)用的研究，學(xué)者主要針對(duì)能耗計(jì)算應(yīng)用程序，將軟件技術(shù)等應(yīng)用作為優(yōu)化被動(dòng)式超低能耗建筑中參數(shù)設(shè)置的依據(jù)。

2.2 研究熱點(diǎn)、前沿及趨勢(shì)分析

2.2.1 研究熱點(diǎn)分析

關(guān)鍵詞可以反映文獻(xiàn)的核心內(nèi)容，對(duì)被動(dòng)式超低能耗建筑領(lǐng)域的66篇文獻(xiàn)進(jìn)行分析并統(tǒng)計(jì)頻次≥2的關(guān)鍵詞，結(jié)果見(jiàn)表3，軟件分析結(jié)果如圖5所示。

表3 被動(dòng)式超低能耗建筑領(lǐng)域研究文獻(xiàn)統(tǒng)計(jì)頻次≥2的關(guān)鍵詞

由表3可知，被動(dòng)式超低能耗建筑領(lǐng)域的研究對(duì)象為被動(dòng)房、超低能耗建筑、被動(dòng)式超低能耗建筑、近零能耗建筑?，F(xiàn)階段，主要依據(jù)節(jié)能率確定建筑定義，且被動(dòng)房、被動(dòng)式超低能耗建筑屬于近零能耗建筑體系[20]。研究熱點(diǎn)集中在被動(dòng)式關(guān)鍵技術(shù)、太陽(yáng)能資源、phpp、人體熱舒適性、技術(shù)指標(biāo)體系等，研究建筑類型多為居住建筑，研究地區(qū)集中在寒冷及夏熱冬冷地區(qū)。

2.2.2 研究前沿及趨勢(shì)分析

針對(duì)研究文獻(xiàn)的關(guān)鍵詞進(jìn)行聚類分析，得到Modularity(0.746 7)>0.3，Mean Silhouette(0.969 8)>0.5，即網(wǎng)絡(luò)中的聚類關(guān)系較為明顯[5]。之后結(jié)合時(shí)間維度進(jìn)行時(shí)區(qū)分析，結(jié)果如圖6所示。被動(dòng)式超低能耗建筑領(lǐng)域8個(gè)聚類按出現(xiàn)的先后順序?qū)⒀芯口厔?shì)大致劃分為5個(gè)階段：第一階段，#0聚類——寒冷地區(qū)，該研究出現(xiàn)時(shí)間較早，主要研究寒冷地區(qū)太陽(yáng)能利用及建筑外墻保溫技術(shù)，之后著力于優(yōu)化設(shè)計(jì)并借助Matlab進(jìn)行能量平衡計(jì)算；第二階段，#7聚類——供熱效率，主要研究太陽(yáng)輻射溫度、輻射強(qiáng)度對(duì)被動(dòng)太陽(yáng)能房供熱效率的影響，且該方面的研究熱度下降；第三階段，#4聚類——自然通風(fēng)、#5聚類——中國(guó)西部，其中自然通風(fēng)主要針對(duì)關(guān)鍵技術(shù)和熱損失進(jìn)行研究，中國(guó)西部主要研究人居環(huán)境；第四階段，#2聚類——被動(dòng)式、#3聚類——被動(dòng)式超低能耗，其中被動(dòng)式研究可再生能源、外圍護(hù)結(jié)構(gòu)的節(jié)能設(shè)計(jì)，被動(dòng)式超低能耗研究集中于新風(fēng)負(fù)荷、傳熱系數(shù)同裝配式建筑相結(jié)合；第五階段，#1聚類——被動(dòng)式超低能耗建筑、#6聚類——室內(nèi)環(huán)境、#8聚類——?dú)夂虼箨懚?，前兩個(gè)聚類集中研究供熱/冷需求評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，其中室內(nèi)環(huán)境研究聚焦于溫和地區(qū)，氣候大陸度主要研究天空有效溫度及熱負(fù)荷綜合修正率。該圖亦能印證前述被動(dòng)式超低能耗建筑領(lǐng)域文獻(xiàn)發(fā)表數(shù)量的變化趨勢(shì)，即在2014年數(shù)量開(kāi)始增多且在2017年研究最為火熱。

2.3 未來(lái)研究重點(diǎn)

由上述分析可知，被動(dòng)式超低能耗建筑領(lǐng)域研究文獻(xiàn)在高水平期刊的發(fā)表數(shù)量欠缺、作者抱團(tuán)合作趨勢(shì)明顯，今后研究重點(diǎn)可從跨越學(xué)科、研究成果、研究地區(qū)、研究方法4個(gè)方面入手，具體如下：

(1)從跨越學(xué)科來(lái)看，被動(dòng)式超低能耗建筑可與組織行為學(xué)、組織心理學(xué)相結(jié)合針對(duì)人的心理、情緒變化進(jìn)行建筑供熱需求及能耗方面研究。

(2)從研究成果來(lái)看，該領(lǐng)域研究機(jī)構(gòu)多為高校，企業(yè)較少。此現(xiàn)象表明研究多停留在理論層面，未與實(shí)踐密切結(jié)合，未來(lái)應(yīng)加強(qiáng)高校、研究所、企業(yè)之間的合作。

(3)從研究地區(qū)來(lái)看，現(xiàn)有文獻(xiàn)更多基于嚴(yán)寒、寒冷地區(qū)，較少涉及夏熱冬冷、溫和地區(qū)，未來(lái)可對(duì)夏熱冬暖地區(qū)的被動(dòng)式超低能耗建筑進(jìn)行研究。

(4)從研究方法來(lái)看，被動(dòng)式超低能耗建筑領(lǐng)域應(yīng)引入建筑信息模型、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等技術(shù)手段。目前，在建筑信息模型與被動(dòng)式超低能耗建筑保溫性能測(cè)試及質(zhì)量管理方面有相關(guān)研究[21-22]。

3 結(jié)語(yǔ)

本文借助CiteSpace(5.8.R1)軟件，通過(guò)定性與定量分析相結(jié)合的方法針對(duì)被動(dòng)式超低能耗建筑進(jìn)行分析，得出以下結(jié)論：

(1)從文獻(xiàn)發(fā)文數(shù)量來(lái)看，被動(dòng)式超低能耗建筑領(lǐng)域研究歷經(jīng)三個(gè)階段，且在2017年文獻(xiàn)發(fā)表數(shù)量出現(xiàn)峰值。

(2)從收錄期刊、關(guān)鍵作者、研究機(jī)構(gòu)來(lái)看，《建筑科學(xué)》《建筑學(xué)報(bào)》《暖通空調(diào)》等是該領(lǐng)域發(fā)文主要期刊；關(guān)鍵作者抱團(tuán)合作趨勢(shì)明顯；研究機(jī)構(gòu)多為高校、研究院(所)。

(3)從研究?jī)?nèi)容、熱點(diǎn)及趨勢(shì)來(lái)看，該領(lǐng)域研究?jī)?nèi)容在關(guān)鍵技術(shù)、指標(biāo)體系、軟件應(yīng)用三方面；熱點(diǎn)主要集中在被動(dòng)式關(guān)鍵技術(shù)、太陽(yáng)能資源、PHPP、人體舒適性、技術(shù)指標(biāo)等方面；研究趨勢(shì)大致分為5個(gè)階段。

(4)從未來(lái)研究方向來(lái)看，該領(lǐng)域可與組織行為學(xué)、組織心理學(xué)結(jié)合；研究地區(qū)范圍轉(zhuǎn)移至夏熱冬暖、溫和等地區(qū)；研究方法與建筑信息模型、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)相結(jié)合，以實(shí)現(xiàn)智能化管理。