中国绿色低碳建筑研究知识图谱分析*

朱梦娟 孙瑞聪

(华北水利水电大学水利学院，河南 郑州 450046)

0 引言

作为世界能源消耗大国，我国面临着巨大的碳减排压力[1]。据《中国建筑节能年度发展报告2020》统计，2018年我国建筑领域碳排放量占碳排放总量的42%[2]。因此，控制建筑领域碳排放，推进绿色低碳建筑发展，对实现我国“双碳”目标具有重要意义。绿色建筑、低碳建筑作为解决建筑业快速发展与环境保护之间矛盾的有效途径，对贯彻生态城镇建设政策、转变传统建筑业发展模式具有重要意义。因此，从绿色低碳建筑角度分析我国建筑业发展的现状和趋势是合理的。

关于绿色低碳建筑研究发展情况，不同学者基于不同文献来源进行了研究分析。例如，唐金环等[3]基于WOS数据库分析了绿色建筑供应链发展趋势及前沿动态；刘二稳等[4]以WOS为数据来源对国内外绿色建筑发展脉络进行了分析；何清华等[5-6]分别基于SCI和SSCI文献库分析了绿色低碳建筑领域的研究热点及发展态势，基于德温特专利数据库分析了全球范围内建筑业低碳技术研究热点及前沿动态。要实现“双碳”目标，还要基于我国建筑业的实际情况，努力发展自己的绿色低碳体系。除了要了解国际绿色低碳建筑研究现状，还需清晰系统地了解国内绿色低碳建筑研究发展情况。本文基于中国知网(CNKI)数据库，采用CiteSpace可视化分析软件，对2000—2021年绿色低碳建筑方面的文献进行定量分析及知识图谱分析，系统梳理我国绿色低碳建筑领域的研究现状和发展趋势，为我国建筑业绿色低碳发展后续研究提供参考。

1 数据来源与分析方法

1.1 数据来源

为保证CiteSpace文献定量分析结果的准确性和可靠性，将CNKI数据库作为数据来源[7]。为保证更准确地反映绿色低碳建筑领域的研究进展及前沿动态，选择期刊类别限定为“SCI来源期刊”“EI来源期刊”“核心期刊”和“CSSCI来源期刊”[8]。选择主题检索，将检索条件确定为“建筑”和“绿色”“低碳”“减排”“碳排放”的分别组合，检索时间跨度设置为2000—2021年。截至2021年8月29日，共检索到4661篇文献，通过对检索结果进行阅读检查并删除新闻报道、期刊会议征稿以及无关文献1881篇，最终得到有效样本文献2780篇。

1.2 研究方法

CiteSpace是一款基于共引分析理论和寻径网络算法对特定领域研究文献进行计量，以探索某学科领域的演化路径和知识拐点，并通过可视化的知识图谱展示该学科领域的发展趋势和热点动向的软件[9]。本文采用CiteSpace软件对样本文献关键词、作者、机构等进行可视化分析，揭示该学科领域的演化路径和知识关联状态。

2 计量分析

2.1 时间分布

2000—2021年绿色低碳建筑领域样本文献时间分布如图1所示。

图1 2000—2021年绿色低碳建筑领域样本文献时间分布

(1)缓慢增长阶段(2000—2006年)。这一阶段关于绿色低碳建筑领域研究的文章相对较少，年均发文量为37.7篇，属于起步阶段。

(2)快速增长阶段(2007—2014年)。这一阶段相关研究迅猛增长，年均发文量达到了166篇。从此阶段发文量来看，绿色低碳建筑领域的研究与国家政策颁布密切相关，2009年哥本哈根世界气候大会上我国作出碳减排目标承诺后，有关节能减排和绿色建筑的政策陆续出台，使传统建筑业绿色低碳转型研究得到了广泛关注，国内掀起了一股绿色低碳建筑研究的热潮。

(3)稳定发展阶段(2015—2021年)。这一阶段相关发文量虽有所减少，但年均发文量仍达到169.7篇。

2.2 期刊学科分布

从发文量Top10的期刊分布(图2)来看，样本文献主要分布在《建筑科学》等建筑类期刊，且期刊分布比较均衡。从期刊类别看，主要是北大核心期刊；CSSCI刊源期刊仅有《建筑学报》一种且排在第三位，《生态经济》在2021年前属于CSSCI期刊，《建筑经济》中也有大量经济、管理等社会科学类研究成果。这一方面说明社会科学类期刊也是绿色低碳建筑研究成果发表的一个重要平台；另一方面也说明应进一步加强绿色低碳建筑的社会科学研究，提高CSSCI期刊载文量。

图2 发文量Top10的期刊分布

从样本文献学科分布(图3)来看，绿色低碳建筑领域相关文献涉及工学、经济学等多个学科，呈现出多学科交叉研究的特征，但学科分布上呈现出发展不均匀的趋势，相关研究集中分布在工学、经济学两大学科领域，其他学科领域的研究成果相对较少，说明现阶段我国学者聚焦于绿色低碳建筑工程科技问题和经济管理问题。随着高质量发展理念的提出，建筑行业展现出信息化、数字化、人本化的发展趋势，未来绿色低碳建筑研究工作的开展需要打破单一学科的壁垒，融合信息科技学、社会科学等多种学科开展研究，以多视角、多学科耦合的方法进行绿色低碳建筑研究将会得到进一步加强。

图3 样本文献学科分布

2.3 发文作者分析

采用CitesSpace进行作者合作网络分析，得到如图4所示的绿色低碳建筑领域研究作者知识图谱。其中，王清勤、秦旋、祁神军三名作者的网络节点最大，说明其研究成果最多。从作者合作网络关系来看，已初步形成三个交流合作较为密切的学术团队：①以王清勤、程志军、叶凌等为主的研究团队，主要研究方向为绿色建筑评价标准、建筑节能；②以秦旋、万欣、莫懿懿等为主的研究团队，主要研究方向为绿色建筑项目风险管理；③以祁神军、张云波、温日琨等为主的研究团队，主要研究切入点是建筑业碳排放。总体来看，虽然绿色低碳建筑领域已形成一些核心研究团队，但各研究团队内学者合作以“学缘”关系为主。未来应加强作者之间的学术交流，融合不同学科背景作者的专业优势，拓展研究的深度和广度，实现绿色低碳建筑领域研究的高质量发展。

图4 绿色低碳建筑领域研究作者知识图谱

2.4 发文机构分析

利用CiteSpace对相关发文机构进行分析，得到绿色低碳建筑领域研究发文机构知识图谱，如图5所示。从机构性质来看，绿色低碳建筑领域研究主要集中在高校和科研单位，建筑类企业等机构发文数量相对较少。为了进一步探究建筑类企业等机构发文量少的原因，在原有文献搜索条件的基础上，依次设置作者单位为设计院、中建七局(以设计院和中建七局为例)，检索到文献数量分别为105篇、3篇。若去除期刊限定，选择全部期刊，分别检索到文献数量为2355篇、129篇。从检索结果来看，在国家现有政策体制下，建筑类企业也在大力开展研究，但由于研究成果创新性相对较弱，研究深度达不到核心期刊收稿要求，样本文献中建筑类企业等机构文献数量相对较少。未来应尽快提升建筑类企业等机构的专业研究能力，促进高水平学术成果的产出。从空间分布来看，绿色低碳建筑领域研究机构地域分布与我国建筑老八校分布有较大相似度，研究机构主要集中在东部地区，其次是西部与东北部地区，中部地区研究机构最少。另外，网络密度为0.008 4，处于较低水平，说明我国绿色低碳建筑研究机构之间联系不够密切，各机构之间尚未形成较为完善和稳定的合作网络，学术交流有待加强。

图5 绿色低碳建筑领域研究发文机构知识图谱

3 绿色低碳建筑领域研究现状与热点

3.1 关键词共现分析

将样本文献导入CiteSpace软件，得到绿色低碳建筑领域研究关键词共现知识图谱。结合关键词的频次和中心度，可为挖掘该领域研究热点提供依据。选取前20个高频关键词进行分析，从表1可以看出除了绿色建筑、碳排放、可持续发展、建筑业、低碳等研究基础词，绿色施工、节能、节能减排、建筑节能、装配式建筑、评价体系、生态、绿色建材等也是学者关注的热点主题。

表1 绿色低碳建筑领域高频关键词

3.2 研究现状分析

综合绿色低碳建筑的行业特性和研究成果，可以总结为如图6所示的框架体系。该体系包括市场维度的绿色低碳建筑建造(供给侧)、绿色低碳建筑采购(需求侧)和市场规范监督(政府管制政策)，也包括绿色低碳建筑的设计、施工、运行和报废等全生命周期各阶段。

图6 绿色低碳建筑研究框架体系

3.3 研究热点分析

基于绿色低碳建筑研究框架体系，结合关键词共现分析结果，可将主要研究热点问题概括为碳核算、低碳技术研发与评价体系构建三个方面。

3.3.1 碳核算

控制碳排放的一项重要基础工作就是碳核算，是确定碳排放控制目标和建立绿色低碳建筑评价标准的前提基础，所以是研究热点之一。建筑物的碳排放主要在建筑工程施工和工程运行两个阶段。目前，我国对建筑能耗和碳排放仍缺乏统一的核算边界，导致不同的研究学者得出的建筑总能耗有较大差异[10]。我国学者计算建筑物碳排放时较多采用IPCC排放因子清单法，在计算时由于不同研究使用的排放因子数据库不同，最终给出的建筑物碳排放结果也会有所差异，缺乏权威性[11]。基于此，建立一套准确、权威的排放因子库、界定统一的建筑物碳排放核算边界是后续研究需要解决的重点问题。

3.3.2 低碳技术研发

工程建设施工是建筑碳排放的主要阶段之一，其中水泥、钢材、玻璃等建材的生产都是高耗能过程，在碳排放中占比较大。例如，水泥生产工艺过程碳排放约占建筑建造相关碳排放总量的30%[10]，减少水泥产业碳排放对降低建筑及建材行业碳排放具有重要意义。现阶段，水泥行业二氧化碳减排措施主要有推广新型干法水泥窑，采用电石渣、钢渣等替代石灰石原料生产水泥熟料，使用城市垃圾、固体可燃废弃物替代水泥窑燃料，低温余热发电技术，碳捕捉及封存技术(CCS)等。学者基于不同的减排方法展开了广泛探讨，取得了一定的研究进展，但尚有许多问题需要进一步研究，如采用电石渣、高炉矿渣等做替代原料实现大规模生产仍然具有一定局限性[12]；城市固体可燃废弃物替代燃料的减排措施尚未得到有效应用[13]；新型干法水泥窑在经济水平相对落后地区的推广应用仍具有一定阻力[12]；由于我国地质储存潜力具有较大的不确定性且捕集成本相对较高，所以现阶段CCS技术未能在水泥企业中得到商业化应用[14]。除水泥、钢材、玻璃等建筑材料方面的低碳技术研发，建筑围护结构、能源供给和运营管理等方面也有大量技术问题需要进一步研究解决，所以建筑业低碳技术研发问题也是研究热点之一。

3.3.3 评价体系构建

建立绿色低碳建筑评价体系，确立绿色低碳建筑评价标准，回答了什么是绿色低碳建筑和建筑的绿色低碳达成度如何的问题，是激励和引导绿色低碳建筑发展的重要措施之一，所以也是研究热点之一。不同于LEED(美国)、BREEAM(英国)、GBTool(加拿大)、Eco-effect(瑞典)等建筑环境评价系统，基于我国国情和研究成果，住房和城乡建设部于2006年、2014年和2019年发布了《绿色建筑评价标准》，并在新版中设置了碳排放指标。截至2020年年底，全国绿色建筑星级标识项目达2.47万个，建筑面积超过25.69亿m2[15]，是研究成果落实到生产实践的结果。但同时也有大量问题需要进一步解决，如在全国绿色建筑星级标识项目中，有运营标识的项目只占6%[16]。进一步分析发现，这主要与项目前期设计阶段出现绿色建筑技术简单堆砌、增量成本过高导致施工时未按图样设计施工、不同技术间耦合影响、使用者行为习惯等有关[17]。盲目应用绿色技术措施，虽然获得了绿色建筑标识，但由于对绿色技术自身的适用性和经济性考虑不足，仍会导致一些技术措施在实际运行中无法发挥节能优势，使得绿色建筑实际运营能耗与设计期望之间存在较大差异[18]。现阶段，我国绿色建筑使用后评估研究成果相对较少，且多为个案分析，缺乏对绿色建筑在运营阶段实施效果的整体性能评估方法和技术手段[19]。同时，在《绿色建筑评价标准》中，有关建筑碳排放的内容仅在提高与创新指标中有所提及，且条款均是自愿执行，强制执行力不足，这会造成绿色建筑减排效果不明显，无法实现真正的节能减排[20]。所以，如何结合五大新发展理念，建立完善的覆盖建筑生命周期全过程的绿色低碳指标体系，确立评价标准，有力推动绿色建筑实现高质量发展，仍是绿色低碳建筑研究需要解决的重要问题之一。

4 绿色低碳建筑领域研究前沿

4.1 关键词Brust分析

采用CiteSpace软件对样本文献进行关键词突现探测。在绿色低碳建筑领域的早期研究中，可持续发展与节能减排是学者关注与研究的重点内容。而随着能源约束趋紧、全球气候变暖等问题的日益加剧，有关建筑碳排放、绿色施工、绿色建筑评价标准等问题的研究成果在2010年之后大量涌现，成为绿色低碳建筑领域中期研究的主要内容。近年来在可持续发展理念的驱动下，装配式建筑、公共建筑、海绵城市、BIM、近零能耗建筑、立体绿化等成为学者关注的热点内容。绿色低碳建筑研究前25个突现词见表2。

表2 绿色低碳建筑研究前25个突现词

(续)

4.2 研究前沿分析

根据关键词Brust分析结果，从绿色低碳改造和建筑碳排放权交易两个角度对研究前沿问题展开讨论。

4.2.1 绿色低碳改造

我国传统建筑存在能耗高、能效低、规划不合理、建设标准低、寿命短等问题，是造成建筑业碳排放居高不下的主要原因[21]。面对规模如此庞大的城乡传统建筑保有量，将其改造成绿色低碳建筑相比拆除重建来说，不仅能够提高建筑物能源和资源的利用率，还能够降低钢铁、水泥等建材行业碳排放的增长，减少环境污染，是当前我国建筑行业减排的重要途径。为推进绿色改造工作顺利开展，学者围绕绿色改造收益分配、改造效果评价、融资模式、利益相关方行为策略、政府激励机制设计、居民改造意愿等方面展开了深入探讨，但尚有一些问题需要进一步研究解决：重复改造造成的浪费与改造效果不佳[22]；未能建立科学合理的收益分配机制[23]；绿色金融对建筑领域绿色化的支持力度不够，市场化的激励机制尚未形成[24]；居民绿色改造认知不足，改造意愿不强，未能从需求端拉动市场发展[25]；信息披露机制尚未完善，投资企业和消费者无法及时了解建筑全生命周期的“绿色信息”等[24]。

4.2.2 建筑碳排放权交易

建筑业加入碳排放权交易市场是通过市场机制落实碳减排的关键举措，一方面，能为绿色低碳建筑发展提供动力；另一方面，能为绿色低碳建筑项目拓宽收益渠道[26]。长期来看，建筑碳排放权交易的实施有利于建筑企业主动参与绿色低碳发展，改善建筑业能源消费结构[6]。但目前建筑市场碳交易机制尚不完善，存在诸多制约因素，如尚未确定针对不同类型建筑物的能耗限额标准[27]，以及因排放因子库多样、核算边界不同，建筑物碳排放数据的可靠性无法满足碳交易的需求等。

5 结语

本文以CNKI数据库中2000—2021年关于绿色低碳建筑领域研究的2780篇文献为样本数据，采用CiteSpace软件对样本文献进行知识图谱分析，旨在梳理出我国绿色低碳建筑领域的研究热点及发展态势，研究结果表明：

(1)我国绿色低碳建筑领域研究经历了缓慢增长、快速增长和稳定发展三个阶段，并且研究发展与国家战略规划息息相关。研究成果主要分布在建筑类期刊和部分社科类期刊上，学科分布差别较大，应加强跨学科、跨领域的交叉融合研究。

(2)研究机构主要集中在东部地区，且高校居多，建筑类企业等机构相对较少。另外，从研究人员、机构合作知识图谱中可以发现，虽然我国绿色低碳建筑领域已经涌现出一批具有影响力的研究人员和研究机构，但尚未形成关系紧密的研究人员、研究机构合作网络，学术交流有待进一步加强。

(3)从知识图谱分析结果来看，碳核算、低碳技术研发与评价体系构建是研究热点问题，绿色低碳改造与建筑碳排放权交易是学者近期关注的焦点问题。但总体来看，这些方面的研究仍有一些不足之处，如何解决这些问题是后续研究中需要重点关注的内容。随着信息技术和新基建的快速发展，智慧城市建设已成为发展焦点，国家乡村振兴战略也在深入推进。如何把绿色低碳建筑融入智慧城建建设和乡村振兴战略，也是值得关注的焦点，尤其是如何在智慧城市建设中加入建筑运行期碳排放监测系统，解决只重视建筑建造阶段“贴标签”式的绿色认证而忽视建筑绿色运行的问题。