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基于CiteSpace可視化分析的國內外綠色建筑研究熱點及趨勢演化

2024-12-31 00:00:00王瑩陳婷玉趙文武
項目管理技術 2024年7期
關鍵詞:可視化

摘要:近年來,建筑業能耗與碳排放控制面臨著更高要求,綠色建筑領域備受關注。借助CiteSpace對Web of Science(WOS)和中國知網(CNKI)中2004—2023年相關文獻進行可視化分析,梳理該領域的研究熱點及趨勢演化。結果表明,國內外發文量呈增長趨勢,但增長速度有所差異;國外側重綠色建筑的質量與性能表現、不同國家綠色建筑發展等研究,國內更關注政策效果、評價標準比較等主題。建筑類型或地域空間的垂直細分、影響因素多元化、政府動態引導機制、利益相關方拓展是未來可以深化的研究方向。

關鍵詞:綠色建筑;WOS;CNKI;對比分析;可視化

0 引言

建筑業的能源需求占全球總量的34%以上,其碳排放量占全球總量的37%左右。為實現《巴黎協定》的承諾,全球80%的國家將建筑業視為節能減排的重要領域[1]。綠色建筑是減少建筑業能源消耗與環境污染的最佳途徑,發展綠色建筑已成為全球共識。過去20年間,我國城鎮化進程不斷加快,2000—2021年我國城鎮化率由36.09%上升到65.20%,新增房屋建筑數量大幅上升,2020年建筑業增加值占國內生產總值的比重達到7.2%,但對應的能源消耗與碳排放量占比分別達到45.5%與50.9%。

《“十四五”建筑節能與綠色建筑發展規劃》提出,到2025年城鎮新建建筑全面執行綠色建筑標準,如何有效控制建筑業能耗和碳排放增長趨勢將面臨新的挑戰。目前,國內外學者已從綠色建筑的標準規范、績效評價、影響因素、引導政策和利益相關方等多個方面進行了研究并積累了一定成果,然而這些研究多聚焦專項主題,較少有運用科學計量方法對國內外綠色建筑進行客觀比較分析的研究。通過全面總結國內外研究進程、系統歸納已有成果,既可以直觀呈現綠色建筑領域的研究熱點及趨勢演化,又有助于更好地了解促進綠色建筑發展的路徑。基于此,本研究借助CiteSpace軟件對國內外近20年來的相關文獻進行梳理與可視化分析,對比國內外研究的異同,以期為進一步推進綠色建筑高質量發展提供參考。

1數據來源與研究方法

1.1 數據來源

本研究選取中國知網(CNKI)和Web of Science(WOS)核心合集為數據來源。國內文獻以“綠色建筑或綠色住宅”為檢索主題,使用高級檢索功能,時間范圍為2004年1月—2023年12月,文獻來源類別為SCI、EI、CSSCI、CSCD期刊。國外文獻在同時間范圍內使用檢索代碼(TS表示主題):TS=Green Building或Green Housing或Green Construction,語種選擇English,文獻類型選擇Article。經手動篩選與除重后,獲得國內文獻869篇、國外文獻2191篇。

1.2 研究方法

本研究主要以CiteSpace作為文獻可視化分析工具,以Excel作為輔助分析工具。知識圖譜在定量分析、直觀呈現各要素或各群體之間的交叉聯系、結構關系及演化過程方面具有顯著優勢,而CiteSpace是繪制知識圖譜較為廣泛的軟件之一,由陳超美研發團隊基于Java開發而成[2]。本研究綜合利用CiteSpace軟件中的作者可視化、關鍵詞共現與聚類、時區演化等功能繪制相關知識圖譜,深入剖析國內外綠色建筑發展脈絡及演化進程。

2 研究結果

2.1 發文量趨勢分析

對篩選得到的樣本文獻按年度進行發文量統計,發文量變化情況一定程度上反映了學界對該領域的關注度與活躍度。2004—2023年綠色建筑研究發文量趨勢圖如圖1所示。

從整體上看,國內外20年間的發文量均呈現增長趨勢,2023年國內外發文量分別上升到50篇與346篇,表明該領域持續受到學者關注,研究熱度不斷上升。但在增長速度上國內與國外存在差異。國外文獻數量呈現出先慢后快的指數級發展態勢。因2015年聯合國氣候變化大會通過了《巴黎協定》,自此以后,國外文獻數量快速增長;而國內文獻在不同階段呈現出不同的增長特征,2004—2012年增長速度較快,2012—2018年變化平緩,近5年表現出一定的波動。

國內文獻發文趨勢與我國綠色建筑政策頒布呈現緊密關系。2006年,我國第一部有關綠色建筑評價的綜合標準——《綠色建筑評價標準》(GB/T 50378—2006)頒布并實施,推動綠色建筑逐漸發展起來。2012年,《關于加快推動我國綠色建筑發展的實施意見》首次提出國家層面的綠色建筑補貼標準,當年發文量首次突破60篇。隨后,綠色建筑的政策范圍由中央邁向地方,內容上更加精細化。綜上所述,該領域保持了穩定的發文量與持續的研究熱度。利用擬合曲線預測國內外文獻數量變化趨勢可知,綠色建筑研究的發文量將持續增長,但國內增長速度明顯低于國外。

2.2 期刊發布數量分析

對樣本文獻按所屬期刊來源進行統計,選取國內外綠色建筑研究文獻數量排名前10的核心期刊,主要期刊發文分布見表1。

總體而言,在樣本范圍內分別有230種中文期刊與628種外文期刊。其中,國內文獻排名前10的高頻期刊共計載文413篇,占比高達47.53%。2004—2023年,發文量排名第一的期刊為《建筑科學》,共載文96篇,研究主題為理論分析、實驗研究,近年來新增建筑碳排放主題;發文量排名第二、第三的期刊分別為《工業建筑》和《城市發展研究》。國外文獻排名前10的高頻期刊共計載文897篇,占比達40.94%。2004—2023年,發文量排名第一的期刊為Sustainability,載文量高達297篇,研究主題主要為環境保護、綠色科技與可持續發展。Journal of Cleaner Production發文量也突破三位數。此外,綠色建筑研究在影響力較大的期刊中也有文獻發表,如《中國人口·資源與環境》《系統工程理論與實踐》及Journal of Environmental Management等。從以上分析可知,綠色建筑主題的文獻涉及國內外建筑、環境與可持續發展等核心期刊,反映出以綠色建筑為主題的文獻具有質量較高、來源范圍較廣的特點。

2.3 研究者合作網絡分析

研究者及其之間的合作網絡影響該領域的研究進展與方向,因此,在CiteSpace軟件中將節點類型選擇為“作者”,在修剪選項中勾選算法Pathfinder和Pruning sliced networks,時間節點設置為2004年1月—2023年12月,時間切片設定為1年,2004—2023年國外、國內綠色建筑研究作者合作共現圖譜如圖2和圖3所示。

從圖2和圖3中可以看出,共現圖譜均呈現局部網絡集中、整體網絡分散的特征,表明研究者之間存在一定范圍內的合作,但更多的是以小團隊或獨立形式進行研究。從圖2可以看出,以Ahmed Farouk Kineber、Mamdooh Alwetaishi等為代表,合作網絡超過10個節點,表明這些研究者組成的合作團隊規模較大;從圖3可以看出,仇保興、劉猛、劉加平、孟沖等形成了3~9人中型團隊,呈現出節點在局部網絡集中的情況。從整體上看,國外以Azra Korjenic、Sumin Kim等為代表、國內以劉曉君、葉祖達等為代表,多數學者長期保持小而獨立的研究。綜上,國內外作者合作網絡在局部集中、整體分散的共性下,也存在國外作者合作網絡密度更大、范圍更廣的特征。為了進一步了解作者發文情況,將發文量排名前5的國內、國外作者進行排列,見表2和表3。

3 研究熱點與研究趨勢分析

3.1 關鍵詞共現與聚類分析

為探究綠色建筑領域的研究熱點,首先運用CiteSpace軟件對國內外數據庫文獻的關鍵詞進行共現,2004—2023年國外、國內綠色建筑研究關鍵詞共現圖譜如圖4和圖5所示。整合國內外關鍵詞異同并進行對比分析可知,在主要關鍵詞上,國內外研究具有一定的相似性,共同的高頻關鍵詞有綠色建筑、可持續發展、全生命周期、設計、能源節約、影響因素、成本、BIM、障礙、優化、仿真等。但是,國內外研究的高頻關鍵詞存在明顯差異,國外研究關鍵詞出現頻次更高、內容更加全面、精細化。國內研究關鍵詞更傾向于政策效果定量評價[3]、評價標準比較[4]、核心利益主體[5]、影響因素[6]等;國外研究關鍵詞主要聚焦于綠色建筑的質量與性能表現[7]、不同國家(尤其是發展中國家)綠色建筑發展[8]、管理措施[9]、行為研究[10]等。

在共現圖譜的基礎上按關鍵詞進行聚類,通過關鍵詞聚類標簽表征該研究領域的重點主題和研究特征,對形成的聚類利用Cluster Explorer功能探索聚類標簽所包含關鍵詞并進行對比分析。國內外研究整體上著眼點基本一致,但內部各有側重,因此,從研究視角、研究方法與區域、評價標準、能源績效、項目類型、技術層面六大層面進行比較探析。國內外相異關鍵詞對比表見表4。

在研究視角方面,國內綠色建筑研究更傾向于將可持續發展與所處階段發展理念相結合,從宏觀、中觀視角分析市場、政策等主題;國外研究則直接以環境或自然資源的可持續性為指導,形成宏觀、中觀、微觀視角的結合研究。

在研究方法方面,國內外研究已形成以實證分析、演化博弈、結構方程模型、層次分析法等為主的方法體系,但國外研究善于交叉應用其他領域的方法來豐富研究框架,國內研究則更注重方法的具體與深化;在研究區域方面,國外更關注發展中國家及城市區域,國內則主要聚焦城市與社區,少量關注到村鎮,形成了綠色建筑單體到區域的發展模式。

在評價標準方面,國外以LEED為焦點,對評價體系的討論較為豐富,同時包括對其他綠色建筑評價體系的研究;國內則注重評價體系、指標體系及不同標準對比分析的研究,通過綠色建筑評價標準的三次演進不斷深化并擴大自身評價標準的適用范圍與影響力,近年來已有研究開始聚焦我國綠色建筑評價標準的國際化推廣與應用。

在能源績效方面,國外研究重視能源的監測、優化及資源回收利用;國內除關注設計上的優化,也開始逐漸關注綠色建筑運行階段減少能源消耗的措施,如智慧運行、用戶節能行為等。

在項目類型方面,國內外綠色建筑涉及項目類型范圍較廣,國內項目從居住建筑到公共建筑、從民用建筑到工業建筑均有涉及;國外側重于商業與居住綠色建筑,以及建筑中應用綠色設施。隨著研究的深入,國內外項目類型也呈現出精細化發展趨勢。

在技術層面,BIM技術支持綠色建筑在設計、施工、運行、改造過程中的應用,因此是國內外的研究熱點。國內研究聚焦于綠色建筑分析、軟件互操作性、實際工程應用;國外研究綜合性較強,BIM在綠色建筑全生命周期評估中的應用是研究熱點之一。

3.2 研究趨勢演化分析

關鍵詞時間線圖譜側重刻畫關鍵詞在時間維度上的變化過程,因而可以直觀反映綠色建筑研究的演進趨勢與發展脈絡。2004—2023年國內、國外綠色建筑研究關鍵詞時區圖如圖6和圖7所示。

3.2.1 國內研究趨勢演化分析

從圖6來看,可以將2004—2023年國內研究的演進過程劃分為如下3個階段:

(1)2004—2009年,主要以綠色建筑環境影響、評價體系、頂層政策設計為研究主題。該階段實現了綠色建筑的內涵普及,為未來發展提供了堅實基礎。低碳、節能減排、可持續性等關鍵詞表明了綠色建筑對于氣候變化與環境影響的優勢,回答了我國發展綠色建筑的原因。對評價體系的討論提供了衡量綠色建筑的依據,有助于了解綠色建筑的預期性能。頂層政策設計主要探討綠色建筑初步發展階段應采取的激勵政策、設計原則及綠色施工。例如,張仕廉等[11]利用外部性理論分析了綠色建筑推廣經濟激勵政策的運作原理;趙群等[12]從資源消耗、室內外物理環境、生態環境及整體設計觀等視角分析了綠色設計因子;黃喜兵等[13]應用模糊綜合評價思想構建了綠色施工評價指標體系。該階段研究的內容關注點相對單一、方法應用簡單且較少與綠色建筑發展具體情景相融合,缺乏對綠色建筑政策及市場作用機制的細化研究。

(2)2010—2018年,研究熱點聚焦于綠色建筑評價標準、綠色建筑發展研究。在中央和地方政府綠色建筑政策引導下,該階段的研究力度不斷加大、量化研究增多、方法逐漸完善、研究內容更加深入。構建科學完善且符合我國國情的綠色建筑評估體系是綠色建筑穩步發展的基礎支撐。然而,由于第一版綠色建筑評價標準存在具體指標不完善、忽視建筑本身的經濟性與使用舒適性、缺乏考慮各地區實際情況的問題[14],該階段對2006年、2014年綠色建筑評價標準及國內外標準進行了豐富討論,節能、節水、保溫材料、嚴寒地區、可再生能源、雨水利用、室內熱環境等關鍵詞表明針對綠色建筑評價標準的研究在不斷細化與延伸。在綠色建筑發展研究中,首先,規劃設計、低碳生態城市、低碳社區、中新天津生態城等關鍵詞將綠色建筑與城市化視角相結合,與此同時,綠色建筑發展在不同空間上的區域差異也備受關注[15];其次,低影響開發、增量成本、發展模式、優化、綠色建筑技術、使用后評價等覆蓋綠色建筑設計、開發、運營各階段的關鍵詞開始出現,基于BIM技術實現綠色建筑目標及綠色建筑的成本問題被廣泛討論,風險研究從僅關注某方面風險逐漸發展至系統識別風險[16];再次,影響因素、驅動力、障礙等關鍵詞從人口統計學特征、內部心理、外部情境等不同維度剖析了如何促進我國綠色建筑發展;最后,健康建筑、裝配式建筑、海綿城市、既有建筑等關鍵詞表明該領域呈現出精細化、應用性及學科交叉的研究趨勢。

(3)2019—2023年,關注熱點從綠色建筑發展的速度與規模逐漸延伸至質量與品質,對于綠色建筑發展的影響因素及演化過程的挖掘更加深入,研究視角由開發商拓展到居住者及其他關鍵主體。在影響因素方面,市場、經濟、環境、資源、政策等要素被學者們廣泛討論[17-18]。部分研究側重于對政府機制及法律制度演化的探討[19],如寧欣等[20]分析了在市場失靈情景下,政府如何通過不同引導措施及其組合推進綠色住宅高質量創新發展;劉亞娟[21]提出應當在不同層級的法律和法規中規定綠色建筑強制性標準及其基本內容、組合形態、具體類型、實施機制。碳達峰、碳中和、綠色低碳、雙碳目標、綠色轉型等關鍵詞近年來出現頻率很高,表明綠色建筑作為減少建筑業能源消耗和環境污染的重要載體,其是“十四五”期間推動碳減排工作的關鍵路徑之一。同時,綠色消費、綠色建造、關鍵主體、協同、規劃設計等關鍵詞表明在建筑業降碳難點多、潛力大的背景下,學者更加關注綠色建筑各環節其他參與者,不僅包括對需求側消費者支付意愿、滿意度、用能行為等的理論與實證分析[22-24],而且包括采購拍賣方式的機制設計、建材生產商和房地產開發商決策的演化路徑與激勵機制研究[25-26]。2023年出現頻次最高的關鍵詞是高質量發展,表明我國綠色建筑正在由高速發展逐漸向高質量發展轉變。

3.2.2 國外研究趨勢演化分析

從圖7來看,可以將2004—2023年國外研究的演進過程劃分為如下3個階段:

(1)2004—2010年,以綠色建筑的評估、綠色建筑與傳統建筑的比較研究為主。對于率先實施綠色建筑的地區,已經展開量化研究,可持續性、能源節約、可持續建筑、環境影響等關鍵詞代表綠色建筑的環境維度。例如,Olgyay等[27]使用生態系統服務標準客觀評估了綠色建筑的生態影響并通過當地項目驗證了其有效性;Ding等[28]對不同國家評估建筑可持續性時的發展、特點和局限性進行了分析。綠色建筑與傳統建筑的比較涉及成本、居住體驗等方面。例如,Houghton等[29]利用美國13個通過LEED認證的綠色建筑的項目數據與采訪數據,分析項目中與設計和施工相關的額外建筑成本;Paul等[30]通過問卷比較了綠色建筑和傳統建筑居住者的舒適度和滿意度。該階段主要關注綠色建筑的環境可持續性,而綠色建筑全生命周期評估及經濟、社會可持續性方面的研究力度有待提高。

(2)2011—2015年,國外研究成果不斷增加,關鍵詞進入爆發期,關注熱點包括綠色建筑的性能表現、實現綠色建筑的障礙與關鍵成功因素,以及綠色建筑評估方法的持續開發應用。首先,性能、能源效率、CO2減少、水資源、室內空氣質量、隔熱、成本與溢價、熱舒適、健康、益處等關鍵詞表明了綠色建筑在環境、經濟、身體健康等方面的優勢,同時也有部分研究質疑綠色建筑的真實表現并不如預期[31],基于此,學者們開始注重綠色建筑實際運行性能及用戶用能行為的相關研究。其次,可再生能源,優化、綠色屋頂、BIM、機械性能、LCA、管理、項目、治理、公共政策、策略、建造環境、認知、信息、教育、滿意度等關鍵詞將綠色建筑的關鍵因素劃分為技術、管理、文化與心理三大維度[32-33],其中,技術維度包括綠色建筑本體支持技術及過程支持技術,管理維度覆蓋綠色建筑項目層、公司層、市場與政策層,文化與心理維度涉及綠色建筑設計、開發、建造、使用者主體。再次,綠色建筑評估包括評價體系的更新、評估工具的開發與整合應用[34-35],其中,各國綠色建筑評價體系的更新一方面是為了適應當地的氣候、地理條件與經濟水平;另一方面,反映出綠色建筑評估朝著更高的社會、文化需求方向變化。最后,關鍵詞模型代表了綠色建筑項目中的成本或效益分析模型、管理政策對市場影響的系統動力學模型、BIM相關的整合模型等各類模型。

(3)2016—2023年,本階段研究視角日益拓展,方法與模型明顯加強,針對綠色建筑的挑戰與宏微觀應對措施、技術與綠色材料研究、利益相關方決策及綠色建筑政策的研究更加深入。例如,Hwang等[36]首次在綠色商業建筑項目背景下系統地調查并評估了各種風險因素,對技術、人員、管理、財務、法律、環境、政治七大風險類別提出相關緩解措施;Khoshnava等[37]指出,由于綠色建筑材料沒有明確定義或標準且難以符合環境、經濟、社會三方面的可持續性,通過使用多準則決策方法,開發了一個混合模型幫助建筑人員選擇綠色材料;Fan等[38]為揭示政府和開發商在動態博弈過程中的決策機制,定量模擬了雙方在4種不同交互作用下的進化行為,結果表明,綠色建筑溢價、激勵水平和可承受性對關鍵參與者的決策影響較大;Chen等[39]分析了政府部門和施工企業行為演變的內在機制,仿真發現在動態補貼與靜態處罰政策相結合的情況下,施工企業的綠色施工效果最好。該階段針對發展中國家的綠色建筑研究快速增長,除中國,來自沙特阿拉伯、馬來西亞、伊朗、埃及的學者較為活躍。例如,Ghazimirsaeid等[40]基于多智能體提出了一種有效的能源管理系統,旨在優化管理綠色居住建筑中的設備,以提升整體能源效率和利潤;Attia等[41]收集了70名埃及建筑從業人員的數據并利用解釋結構方程模型探討了可持續建設供應鏈驅動因素對項目的影響;Mamun等[42]調查了馬來西亞工作者的環境素養、環境信念、激勵措施、責任歸屬、后果意識對綠色住宅溢價的支付意愿。

4 結語

本研究運用科學計量的方式,主要基于CiteSpace軟件對2004—2023年國內外綠色建筑研究相關文獻的發文量、關鍵詞、國內外研究趨勢演化進行了對比分析。研究結論如下:

(1)發文量上,國內外文獻均呈現增長趨勢,但在增長速度方面存在差異,國外文獻數量自2015年起快速增長,而國內文獻發文趨勢與相關政策頒布緊密相關。期刊分布上,國內外高頻期刊載文占比均超過40%,分別為47.53%和40.94%,呈現出質量較高、來源范圍較廣的特點。作者合作上,具有局部網絡集中、整體網絡分散的共同特征,但國外作者合作團隊規模相對較大,國內作者合作則以中小型團隊為主。

(2)關鍵詞分析,利用共現圖譜整合國內外關鍵詞異同發現,國外側重于綠色建筑的質量與性能表現、不同國家(尤其是發展中國家)綠色建筑發展、管理措施及行為研究,而國內更傾向于關注政策效果定量評價、評價標準比較、核心利益主體及影響因素剖析。研究視角、研究方法與區域、評價標準、能源績效、項目類型、技術層面六大層面的探析表明,城市區域的綠色建筑研究、BIM技術的綜合應用及精細化項目類型是共同研究熱點,但國內在微觀視角研究及方法的交叉應用方面需要進一步加強,且針對商業型綠色建筑、綠色建筑能源監測、能源管理系統的研究較少。

(3)國內外研究趨勢演化分析,運用時區圖綜合分析演進過程發現,國內外該領域研究已經形成了比較成熟的研究體系,但國外研究主題涉及領域更全面、細化。綜合對比國內外研究,歸納出4個有待深化的研究主題:一是按照不同建筑類型或地域空間差異進行垂直細分研究;二是綠色建筑發展的影響因素多元化研究并延伸至作用機理與動力機制的探討;三是注重在不同階段、不同主體或具體管理背景下研究政府多種措施組合的動態引導機制;四是拓展綠色建筑在各環節中所涉及的利益相關方,如設計方、招標或投標方、施工方、建材生產商等,研究他們在不同情景下的決策行為對綠色建筑影響的演化作用。

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收稿日期:2024-03-01

作者簡介:

王瑩(1975—),女,博士,副教授,研究方向:城鎮與房地產經濟、綠色建筑推廣與政策。

陳婷玉(通信作者)(1997—),女,研究方向:工程經濟與管理。

趙文武(1969—),男,注冊安全工程師,研究方向:城鎮與房地產經濟、項目管理。

*基金項目:教育部人文社科規劃基金項目“分類生態補償下的綠色住宅供需主體交互行為與政策協同研究”(21YJA630092)。

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