基于CiteSpace的被動式建筑研究文獻可視化分析*

陳冰 張敏

(河北經(jīng)貿(mào)大學，河北 石家莊 050061)

0 引言

在我國大力推行“十四五”循環(huán)經(jīng)濟發(fā)展規(guī)劃背景下，低碳、綠色、可持續(xù)發(fā)展成為我國建筑行業(yè)發(fā)展的重要指標。從國外相關研究可知，綠色低碳發(fā)展已成為全球的共同目標。被動式建筑是指將自然通風、自然采光、太陽能輻射和室內(nèi)非供暖熱源等各種被動式節(jié)能手段與建筑圍護結(jié)構(gòu)高效節(jié)能技術相結(jié)合而成的低能耗房屋建筑[1]。被動式建筑在國外起步較早，德國于1991年成功建造了世界上首座被動式建筑，引起了世界范圍內(nèi)的巨大反響。此后，世界各地的被動式建筑相繼涌現(xiàn)。從國內(nèi)相關研究可知，目前，我國被動式建筑發(fā)展仍處于瓶頸階段，建筑主要資源對外依存度較高，導致供需矛盾突出，大量生產(chǎn)、大量消耗、大量排放的建筑方式并未從根本上轉(zhuǎn)變。從長期發(fā)展觀點來看，大力發(fā)展被動式建筑的需求越來越迫切，且被動式建筑未來發(fā)展應用空間巨大。

本文以2000—2021年中國知網(wǎng)(CNKI)數(shù)據(jù)庫中檢索到的330篇被動式建筑相關文獻為研究對象，運用可視化分析軟件CiteSpace進行數(shù)據(jù)處理，以知識圖譜的方式展示目前國內(nèi)外被動式建筑研究熱點，分析被動式建筑研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢，旨在提升被動式建筑研究水平。

1 研究方法與數(shù)據(jù)來源

1.1 研究方法

CiteSpace軟件是基于Java語言開發(fā)的知識可視化分析軟件[2]。本文利用CiteSpace軟件，通過數(shù)理統(tǒng)計方法對檢索到的被動式建筑相關數(shù)據(jù)進行分析[3]，以全面了解目前國內(nèi)外被動式建筑文獻研究與發(fā)展進程。

1.2 數(shù)據(jù)來源

為了更好地分析被動式建筑相關文獻特征，在中國知網(wǎng)高級檢索模式下，將檢索主題詞設置為“被動式”，以SCI、EI、CSCD、CSSCI等核心期刊進行檢索，檢索時間為2000—2021年，共得到789篇文獻。剔除與被動式建筑無關的文獻，最后得到330篇核心期刊文獻，以此作為本文研究數(shù)據(jù)。

2 被動式建筑研究文獻可視化分析

2.1 研究文獻數(shù)量分析

針對2000—2021年發(fā)表的被動式建筑文獻數(shù)量進行統(tǒng)計，結(jié)果如圖1所示。由圖1可知，2000—2009年，我國被動式建筑文獻發(fā)表處于沉寂階段，此時國內(nèi)學者對被動式建筑研究較少，說明我國在此期間缺乏對被動式建筑的宣傳和推廣。2010—2021年，被動式建筑研究文獻發(fā)表數(shù)量明顯提升，尤其是在2015年，河北、山東等多個省份相繼頒布了被動式建筑相關節(jié)能標準，引起了相關領域?qū)＜覍W者的高度關注。從2015年開始，被動式建筑文獻發(fā)表數(shù)量呈現(xiàn)大幅增長，這說明在國家相關政策的支持下，國內(nèi)學者加深了對被動式建筑的研究。2021年，被動式建筑文獻發(fā)表數(shù)量開始回落，原因有待考證。

圖1 2000—2021年被動式建筑研究發(fā)文數(shù)量

2.2 期刊分布分析

通過對被動式建筑發(fā)表文獻數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析，得到被動式建筑發(fā)文期刊分布圖，如圖2所示。由圖2可以看出，《建筑科學》是被動式建筑的主要期刊發(fā)表平臺，發(fā)文數(shù)為84篇，占總發(fā)文數(shù)的25.45%；排名第二的是《建筑學報》，發(fā)文數(shù)為32篇，占總發(fā)文數(shù)的10.56%；排名第三的是《暖通空調(diào)》，發(fā)文數(shù)為28篇，占發(fā)文總數(shù)的9.24%。這三本期刊屬于建筑科學類核心期刊或國家級學術期刊，因此，大部分相關學者熱衷于在上述期刊發(fā)表論文。

圖2 被動式建筑發(fā)文期刊分布圖

通過對近幾年核心期刊發(fā)表的論文進行總結(jié)和分析發(fā)現(xiàn)，被動式建筑研究的關鍵點集中于超低能耗、新風系統(tǒng)、太陽能供熱以及可再生能源等，這些也是目前我國建筑行業(yè)的研究熱點。

2.3 研究作者分析

通過對330篇文獻作者進行分析發(fā)現(xiàn)，部分作者在被動式建筑領域發(fā)表了多篇論文。被動式建筑研究領域作者發(fā)文統(tǒng)計見表1。根據(jù)普萊斯定律[4]相關推論可知，某研究領域的核心作者論文發(fā)表數(shù)量應大于等于4篇。由表1可知，2000—2021年，有15名作者屬于被動式建筑研究領域的核心作者。其中，論文發(fā)表數(shù)量最多的是徐偉，共22篇，其主要研究領域為被動式建筑技術體系以及能源系統(tǒng)分析。由此可見，徐偉在被動式建筑、低能耗建筑方面研究水平較高。作者發(fā)文數(shù)量排名第二的是張時聰，發(fā)文數(shù)為12篇，其主要研究方向為現(xiàn)存被動式建筑案例分析與展望。

表1 被動式建筑研究領域作者發(fā)文統(tǒng)計

由表1可知，核心作者共發(fā)文117篇，占總發(fā)文數(shù)的35.5%，與普萊斯定律的“核心作者發(fā)文數(shù)應占發(fā)文總數(shù)的50%以上”仍有差距。由此可見，被動式建筑的研究發(fā)展空間巨大，應繼續(xù)深入探索與研究。

此外，本文針對作者之間的合作關系進行了分析，繪制了被動式建筑作者合作圖譜，如圖3所示。

圖3 被動式建筑作者合作圖譜

由圖3可知，發(fā)文量排名第一的作者徐偉與其他作者都有合作關系，說明徐偉在該領域的研究水平和成果得到多數(shù)學者的認可。圖中連線的深淺代表合作次數(shù)，由圖3可知，很多學者都在該研究領域多次合作。從離散程度來看，大部分研究學者之間聯(lián)系緊密，部分學者為自行研究?；诖耍ㄗh相關作者之間加強聯(lián)系，共同對被動式建筑相關問題及決策進行探討，以促進被動式建筑的高效、快速發(fā)展。

此外，本文對被動式建筑文獻作者進行了時區(qū)分析，被動式建筑研究作者時區(qū)分布圖如圖4所示。圖4中的作者年份為其首次發(fā)表相關文獻的時間。由圖4可知，2009—2018年，我國學者開始對被動式建筑進行研究并發(fā)表論文，但2018年至今，新增作者數(shù)明顯減少，說明在該領域新增研究人員速度放緩，但是否處于被動式建筑研究瓶頸期有待考證。

圖4 2000—2021年被動式建筑研究作者時區(qū)分布圖

2.4 關鍵詞分析

將330篇被動式建筑研究文獻導入CiteSpace軟件，時間間隔選擇為1年，研究類型選擇“Keyword”，得到被動式建筑研究文獻關鍵詞時間線分析圖譜，如圖5所示。

圖5中共有367個節(jié)點，表示包含了367個關鍵詞。關鍵詞是一篇論文的核心概況，通過關鍵詞分析可以對論文主題進行深入研究，而一篇論文中的多個關鍵詞之間會存在一定的聯(lián)系，這種聯(lián)系被稱為共現(xiàn)頻次。圖5右側(cè)的標號部分是關鍵詞聚類結(jié)果，本文選取前10個進行分析，將其劃分為兩大類：第一類為被動式建筑建造方向，主要包括被動式建筑建造時期的主要建造方式，如圍護結(jié)構(gòu)、再生材料等；第二類為被動式建筑節(jié)能方向，主要包括零能耗節(jié)能方式、太陽能利用、熱回收方法等。從關鍵詞聚類可以看出，被動式建筑研究與綠色節(jié)能息息相關，從側(cè)面證明了我國對建筑環(huán)保的高度重視。

圖5 被動式建筑研究文獻關鍵詞時間線分析圖譜

被動式建筑研究文獻關鍵詞圖譜如圖6所示。由圖6可知，被動式建筑研究文獻關鍵詞節(jié)點共367個，連線共509條，密度為0.007 6。圖中節(jié)點大小代表關鍵詞頻次的高低，節(jié)點越大，說明頻次越高，而連線代表關鍵詞的聯(lián)系程度，連線越粗，說明關鍵詞聯(lián)系越緊密。由圖6可知，建筑節(jié)能、低能耗、太陽能、圍護結(jié)構(gòu)等與其他關鍵詞之間連線較多，是被動式建筑相關文獻的核心詞匯。頻次大于5的關鍵詞進行統(tǒng)計，關鍵詞頻次及中心性見表2。

圖6 被動式建筑研究文獻關鍵詞圖譜

表2 關鍵詞頻次及中心性

從表2可以看出，被動式建筑文獻研究的關鍵詞為低能耗、建筑節(jié)能、零能耗、太陽能等，說明我國學者在這些方面已經(jīng)進行了深入的研究，為未來被動式建筑發(fā)展方向提供了數(shù)據(jù)支撐。

3 被動式建筑研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢

3.1 研究現(xiàn)狀

(1)被動式建筑研究正處于高速發(fā)展階段。被動式建筑研究文獻雖然在短時間內(nèi)發(fā)文量較高，但由于發(fā)展時期較短，被動式建筑運營維護相關研究尚淺，因此，可借鑒國外相關領域研究成果，結(jié)合自身環(huán)境特點，探索符合我國國情的被動式建筑發(fā)展模式。

(2)政府支持力度不足。雖然目前政府對被動式建筑給予了重點關注，但支持力度不足，尤其是對被動式建筑全生命周期管理欠缺，導致整個建筑行業(yè)對被動式建筑的建造意愿不強。

(3)引入信息技術。對于被動式建筑的全生命周期而言，目前相關研究較為缺乏?？蓪IM技術應用于被動式建筑，以提高建筑效率，節(jié)省建筑資源。

3.2 發(fā)展趨勢

從目前我國被動式建筑研究進程來看，2009—2011年是被動式建筑的理念認知階段，2011—2016年是被動式建筑的技術驗證階段，2017年至今是被動式建筑的高速發(fā)展階段。隨著國家相關政策扶持力度加大，無論是農(nóng)村舊房改造還是城市被動式新房建設都處于蓬勃發(fā)展時期。隨著相關技術逐漸成熟，預計10年后我國被動式建筑將進入平穩(wěn)發(fā)展階段。

4 結(jié)語

通過分析2000—2021年中國知網(wǎng)數(shù)據(jù)庫收錄的330篇被動式建筑相關文獻可知，我國被動式建筑正處于快速發(fā)展階段。近10年來，相關文獻發(fā)表量除2018年和2021年，每年都處于增長狀態(tài)。建筑節(jié)能和圍護結(jié)構(gòu)等是目前被動式建筑的研究熱點，在我國“十四五”規(guī)劃背景下，發(fā)展空間巨大。但是，我國被動式建筑在經(jīng)濟性、建材以及技術等方面還有待完善。此外，應針對南北不同地域氣候特點，制定有針對性的被動式建筑設計標準，探索適合我國國情的被動式建筑發(fā)展模式。