我国近三十年建筑能耗研究热点及前沿——基于CNKI 1992—2019年文献的知识图谱分析

田 琼 蔡 强 周 基,

我国近三十年建筑能耗研究热点及前沿——基于CNKI 1992—2019年文献的知识图谱分析

田 琼1蔡 强2周 基1,2

（1.湖南科技学院 土木与环境工程学院，湖南 永州 425199；2.湘潭大学 土木工程与力学学院，湖南 湘潭 411105）

随着人类居住环境的日益改善，对与人们生活密切相关的建筑能耗的研究得到了越来越多学者的关注。通过以中国知网（CNKI）期刊数据库为基础数据来源，使用知识图谱分析工具CiteSpace，对数据库中选取符合条件的1016篇中文核心及以上期刊文献进行可视化计量分析，绘制出文献数量、文献关键期刊、主要研究机构、研究热点及研究领域等知识图谱。结果表明，建筑能耗研究领域文献的发文数量在近几年持续增高，出现该研究领域发文相对较为集中的期刊，相关研究团队、个人以及相互之间合作交流紧密，并初步形成团队网络体系，研究的广度与深度有了新的进展。通过对我国近三十年建筑能耗进行可视化计量分析，为研究者了解该领域发展历史、研究现状以及未来趋势提供科学参考。

建筑能耗；文献分析；知识图谱；CiteSpace；可视化

能源是人类生存和发展的重要物质基础。据统计，我国建筑能耗占比超过了社会终端能耗20%的比例[1]。从上世纪80年代开始，我国开始启动建筑节能工作，到目前为止，有关建筑能耗的研究、政策及标准制定与实施成为国家重要的战略，具有重要的社会与现实意义[2]。为能更好把握建筑能耗研究领域中的重要研究成果、研究热点和发展情况，本文将从基于可视化计量视角出发，对我国近三十年建筑能耗研究文献发文时间、发文期刊、研究机构、研究热点、研究领域及进展情况等方面进行研究，以总结建筑能耗研究的现状及未来发展趋势。

1　研究方法

根据研究目的以及文献的知识图谱分析特点，文章采用三个步骤对文献综述方案进行研究[3]。

首先是进行的文献收集与筛选。以建筑、能耗这两个关键词进行限定，在中国知网（CNKI）按“主题为建筑能耗OR关键词为建筑能耗OR篇名为建筑能耗、检索年限设定为1992-2019”检索方式检索到核心及以上期刊文献共计1115篇，对检索到的所有文献进行逐一手动筛选，排除与本文研究目的不相关联或重复出现的文献，最终选取核心及以上期刊文献1016篇。

其次是使用Excel统计分析工具，将每年度发表文献数量、发表机构进行统计并制图分析，得到年发文量趋势图与机构发文量柱状图，通过分析比对初步得出大致的发展趋势。

最后应用CiteSpace对选取的1016篇期刊文献进行可视化分析，主要是对发文机构情况、文献发表的作者及主题中的关键词进行可视化，同时采用共词分析和聚类分析得到研究趋势和研究热点。

2 数据分析

2.1 期刊计量分析

使用Excel统计分析工具，对建筑能耗研究领域检索到的1016篇文献进行统计分析，如图1所示，与建筑能耗有关的研究文献发文量一直处于持续增长趋势，表明该研究领域得到了良好的发展。

图1 建筑能耗研究领域核心及以上期刊文献年发表数量统计图

统计数据表明，2001年之前年发文量很少，均没有能超过两位数，甚至在1994年年发文量为零，出现这样的原因可能是当时人们对建筑能耗研究领域的关注度不多。2003年及之后相关文献发表数量呈现持续增长现象，建筑能耗的夏热冬冷地区及气候分区、能耗模拟、节能设计与改造、绿色建筑等研究领域处于快速发展阶段[4]。2003年至2019年期间出现了三条特殊发展趋势线，一是2004年至2007年和2014年至2015年的两条快速增长线，其中2014年至2015年增长速率最快，年增幅达到46篇；二是2017年至2018年出现了一条迅速的降低线，年降幅为45篇，是降低速率最快、幅度最大的。在整个分析数据中，2017年发文量达到最高值110篇，是我国近三十年建筑能耗研究领域核心及以上期刊发文量的顶峰点。

期刊计量分析反映出，中国随着国力不断增强、社会的快速发展，能源消耗急剧增加。据统计，中国能源总消耗在2009年就已经首次超过美国，成为世界第一大能源消耗国[5]。研究表明，从国家到各级地方行政部门与科研单位，社会各界人士更加关注建筑能耗，提倡绿色建筑，不断强化低能耗建筑或零能耗建筑的研究，这促进了该领域研究文献等成果不断提升[6]。

2.2 关键期刊分析

图2为建筑能耗研究领域核心及以上期刊发文量排名前五的关键期刊，图中排名前两位的《建筑科学》《暖通空调》期刊共发表文献470篇，约占全部文献的46.3%，是建筑能耗研究领域内的主要出版物，也是探究该领域的重要窗口，更是未来需要研究该领域学者需要重点关注的期刊。

图2 建筑能耗研究领域核心及以上期刊发文量排名前五的关键期刊

同时，通过手动统计中文期刊收录情况进行分析，发表在CSCD期刊上的文献有313篇，占总期刊的30.8 %，发表在CSSCI期刊上的文献有58篇，占5.7 %，发表在EI期刊上的文献有105篇，占10.3 %，统计数据表明，该领域研究具有良好深入研究发展趋势，有望在理论研究上取得实质性突破。

2.3 机构可视化

使用CiteSpace将建筑能耗领域核心及以上期刊1016篇相关研究文献发表的研究机构进行可视化，界限为发文量≥2，得到如图3所示的1992年至2019年间建筑能耗领域主要研究机构。图中上部的颜色条为时间条，一格颜色代表一个年份，随着时间由白色逐渐变化成红色，时间由设定的起点1992年到达设定的终点2019年。

图3 建筑能耗领域主要研究机构（1992－2019）

从图3可知，统计的相关文献发表机构共有106个，字体越大说明发文数量越多，其中发文量最多的机构是中国建筑科学研究院和西安建筑科技大学，各发表了34篇相关文献。连线表明各机构间的合作情况，连线的粗细代表合作的机密程度，连线越粗合作越紧密。机构名称节点外面围绕的圆称为年轮，年轮的颜色代表第一次研究的年份，机构间连线的颜色代表首次合作的年份。例如同济大学，圆圈由内向外颜色从浅灰色-深灰色-紫色-淡蓝色-绿色-黄色-橙色，这说明此机构在很早以前就开始发表此领域相关文献，并一直持续到近几年；两个机构间连线颜色的深浅，代表开始合作关系年限的早晚。从图中机构年轮颜色来看，近几年大量研究机构加大了对建筑能耗领域研究的投入，表现出研究机构种类丰富，诸如高等学校、研究院所、企业公司以及实验室等，同时各机构间联系合作密切，且已出现机构间的联系网络。机构中有注重实践为主的公司，也有注重理论为主的研究院所和高等学校，反映出在相互交流合作的过程中，实践与理论不断碰撞而使理论得到升华，理论更能指导实践，很大程度促进研究者相互提升，有利于产生出新的研究方向，创造出更具价值的研究成果。

2.4 关键作者分析

使用CiteSpace对建筑能耗领域核心及以上期刊1016篇相关研究文献的Author（作者）所发文的数量进行筛选与统计，统计界限是个人发文量≥2，时区设置为1992－2019年。为得到该研究领域发展过程中作者间每年的合作情况，将软件中的#Years Per Slice设置为1，意思是在时区内每1年进行一次计算；Criteria（条件）选择TOP50，意思是选择每一时间段中被引频次或出现频次最高的50个节点数据，为保证数据的完整性不选择剪枝。因此得到相应具体的作者合作情况，形成如图4所示的建筑能耗研究领域作者合作网络图。

图4 建筑能耗领域核心作者合作网络图（1992－2019）

CiteSpace中节点的颜色和连线的颜色都具有各自的时间属性。网络图中节点和标签的大小代表作者发文量的多少，节点和标签越大代表作者发文越多。节点与节点的连线代表作者间的合作情况，连线的颜色代表作者间首次合作的时间，连线粗细程度反映其合作状态，线越粗说明合作越紧密，几个作者之间的连线形成的不规则形状可形成研究团队。

研究表明，在作者合作模式中存在个人模式、团队模式、个人与团队合作模式、团队与团队合作模式等四种情况。发文量多的学者一般都与团队密不可分，这种情况表明，学者们组织形成研究团队、加强合作或联合攻关研究，可以有效促进学术研究持续开展与深入进行，并不断形成有影响力的学术成果。当个人与个人之间、个人与团队之间或团队与团队之间的交流合作紧密到一定的程度，就会形成合作网络，这种合作网络大多都是以某研究者为中心而形成团队之间的联系，例如燕达与江亿团队、杨柳与刘加平还有李红莲组成的团队等。还有一种情况比较特殊，就是呈现出条状的合作网络，例如武涌与郝斌团队通过李百战建立了一定的线性联系。以上研究可以看出，合作网络的出现不仅促进个人学术成果提升，且随着新成员的不断加入，而且更大可能增加该领域创新成果的出现。

3　研究内容、前沿及发展趋势

3.1 关键词及研究内容知识图谱

为能掌握建筑能耗研究领域详细的研究过程，获得其发展情况，在CiteSpace软件中选择分析Keyword（关键词），时区不变，Criteria（条件）为TOP50；将#Years Per Slice设置为1，采用无剪枝状态，通过LLR法对关键词进行聚类，然后修正与调整计算方法与聚类形态，得到如图5所示的关键词聚类可视化分析结果。在可视化分析中，聚类的颜色并不具有时间属性，只表征其分类的结果。每个聚类以其排序最高的特征词条来表示，词条选择可能出现在每个聚类的中心，也可能出现在相应的每条时间线的末端。而关键词形成的十字架层次的颜色与关键词之间连线的颜色含义是一样的，不同的颜色与时间条一一对应，代表首次研究或首次合作年份。从图5可知，关键词聚类中共形成了四种颜色的聚类，8个对应中心标签，聚类序号与聚类大小成反比关系。其中#0建筑节能与#3统计年鉴为淡蓝色、#1建筑能耗与#7空调能耗为深蓝色、#2节能改造与#5热工性能为紫色、#4能耗模拟与#6建筑能耗模拟为浅绿色，这样分类是以各个聚类关联程度为主。图中可以看出最大的聚类为#0建筑节能，这些聚类都是与建筑能耗有关，或是由建筑能耗发展延伸而来，关键词依次有建筑节能、建筑能耗、节能改造、统计年鉴、能耗模拟、热工性能、建筑能耗模拟、空调能耗。

图5 建筑能耗领域内的关键词聚类

3.2 研究前沿及发展趋势分析

根据聚类得到时间线视图如图6所示，其主要侧重于表达聚类之间的关系以及某个聚类中文献的历史跨度。时间线图中十字架代表一个关键词，十字架的大小仅代表关键词出现频次高低，关键词的连线代表关键词之间的传承与发展，十字架层次和关键词连线的颜色对应上部时间条。标签按编号#0、#1、#2、#3、#4、#5、#6、#7依次排列，分别对应建筑节能、建筑能耗、节能改造、统计年鉴、能耗模拟、热工性能、建筑能耗模拟、空调能耗，表示聚类中核心关键词数量由大到小。而与关键词有关的研究会处在各个关键词特定颜色的横线上，横线上点代表关键词首次出现的时间，横线位于上方时间区间内，方便查看此聚类开始时间与结束时间。

图6 时间线图（1992-2019）

由图6可知，按照聚类开始时间，建筑能耗领域研究的发展可以分为七个阶段：第一阶段，#1聚类建筑能耗，因热桥引起的能耗问题从而进行建筑节能，最终得到建筑能耗这一定义。为尽量减少建筑能耗的损失，开发出一系列节能措施，最终目的在于使建筑能以低能耗进行运行使用；第二阶段，#0聚类与#5聚类建筑节能与热工性能，建筑能耗出现之后，通过提高维护结构的节能率与空调负荷等热工性能，逐步产生低能耗建筑；第三阶段，#6聚类建筑能耗模拟，节能的概念开始融入到生活各方面，与之息息相关的住宅建筑的节能措施得到发展，建筑的能耗模拟随之出现；第四阶段，#2聚类节能改造，随着建筑业的发展，多层建筑等大型公共建筑的能耗问题开始被重视，这样的建筑拆除重建损失太大，因此在对大型建筑进行能耗分析之后，通过对建筑能耗损失严重部位进行改造，使之符合节能标准；第五阶段，#4聚类能耗模拟，由节能技术发展而来的一种科技产物，使用专用软对建筑能耗情况进行模拟分析；第六阶段，#3聚类统计年鉴，主要是对公共建筑进行能耗调查与统计，为建筑的节能设计提供参考；第七阶段，#7聚类空调能耗，随着生活水平的提高，不论什么样的建筑空调是必不可少的，这也决定了空调所损失的能源是巨大的，通过调研、软件模拟等寻找解决空调能耗问题的方法。

在1992－2019年中，建筑能耗领域研究者主要针对这八个最主要的聚类关键词而展开，抓住了最主要的问题所在。通过时间线图可印证前述建筑能耗研究领域的发展情况。根据现有建筑能耗领域研究文献知识图谱分析，可以预测在未来的研究发展过程中，将会有更多的学者集中在以下方面进行深入研究：一是近零能耗建筑研究，科研工作者及行业科技人员聚焦“零能耗+智能+健康建筑技术”，不断探索近零能耗建筑技术更好地服务于广大人民；二是使用BIM等信息软件进行节能分析，以期获得更好的能耗状态；三是随着乡村振兴的逐步推进施，对乡村住宅节能技术有了新的关注度，既有建筑的节能改造、新型绿色建筑设计等都成了研究的热点；四是基于节能大数据挖掘及分析以及模型建立与评价成为深入研究的对象。

4 总结

本文基于中国知网（CNKI）数据库的1016篇核心及以上期刊文献，运用知识图谱分析工具CiteSpace及Excel统计分析工具，对建筑能耗研究领域的关键文献进行了可视化分析，得到如下结论：

1）目前，建筑能耗研究领域文献的发展经历了两个阶段：第一阶段是2002年之前，该领域研究成果较缺少；第二阶段2003年至今，该研究领域开始了快速发展阶段，发文量一年比一年高，虽在2018年形成一次较大的波动，但高水平期刊发文量仍然在增加，建筑能耗研究文献整体数量增加走势明显。

2）该研究领域发文相对较为集中的期刊为《建筑科学》《暖通工程》等，主要研究机构也相对集中体现在中国建筑科学研究院、西安建筑科技大学建筑学院、清华大学、同济大学等单位。

3）该领域研究者团队内部联系较紧密，存在个人与团队、团队与团队之间的交流合作，形成了相对集中的作者合作网络体系，更好的促进了该研究领域的发展。

4）该领域研究的关键词有建筑节能、建筑能耗、节能改造、统计年鉴、能耗模拟、热工性能、建筑能耗模拟、空调能耗等，可从一定程度上反映出该领域的研究主题和热点问题。通过对该领域研究文献知识图谱分析，较好的预测了该领域在未来的发展趋势。

[1]郭浩.上海市民用建筑能耗计算及能源安全分析[D].上海:上海应用技术大学,2019.

[2]刘俊伶,项启昕,王克,等.中国建筑部门中长期低碳发展路径[J].资源科学,2019,41(03):509-520.

[3]周基,蔡强,田琼.70年中国公路路基路面病害研究现状与发展趋势——基于CNKI 1949—2019年文献的知识图谱分析[J].中外公路,2020,40(03):60-66.

[4]许馨尹.气候变化对中国寒冷和夏热冬暖城市建筑能耗的影响[J].土木建筑与环境工程,2016,38(04):39-45.

[5]刘菁,董迎春,殷帅.去库存及建筑总量控制政策对三四线城市能源消耗的影响效应研究[J].城市发展研究,2018,25 (07):154-160.

[6]徐伟.中国近零能耗建筑研究和实践[J].科技导报,2017,35 (10):38-43.

TU111.19

A

1673-2219（2021）03-0044-04

2020-09-03

湖南省教育厅科研项目（项目编号19C0820），湖南省社会科学成果评审委员会课题（项目编号XSP21YBZ 023）。

田琼（1981－），女，湖南汨罗人，硕士，副教授，研究方向为建筑环境及BIM建筑信息化。

（责任编校：文春生）