中外低碳建筑技术发展趋势及热点研究_李琪.pdf

012023.04/Low Carbon Architectural Design 低碳建筑设计20 世纪以来，全球工业化城镇化进程迅猛，能源消耗及排放模式粗放，全球气候变暖问题日益严峻1。为延缓全球温升，控制碳排放尤为重要2。2018 年中国建筑全过程碳排放总量约占全国碳排放的 51.3%3。故降低建筑领域的碳排放，将有益于我国缓解城市化进程与环境恶化之间的矛盾，实现碳达峰与碳中和的美好愿景。1 研究方法当前，低碳受到广泛关注。与建筑行业相关的低碳名词也相继出现4。基于大数据平台对一个学科领域进行深度分析的文献挖掘方法逐渐受到青睐5。本文参照 Li6对科学文献挖掘的方法，将对低碳建筑相关的热点词汇进行梳理，筛选出具有代表性的关键词，包括零碳建筑、零碳社区、低碳建筑、低碳社区、建筑碳排放、碳中和、建筑碳足迹，作为索引关键词，同步对比碳经济、碳汇的研究发展趋势，以期涵盖建筑全生命周期内的碳排放走向。检索时间轴定义为 1979 年 1 月至 2021 年 5 月。共筛选出 3 623 篇文献题录，其中低碳建筑技术领域1 211 篇，碳金融领域 1 472 篇，碳汇领域 940 篇。通过CiteSpace 对已检索到的文献题录进行数据挖掘、科学计量和数据可视化分析，呈现低碳建筑技术领域的发展趋势和科学架构，以及在不同时间段的研究热点和高产作者，为后续相关研究提供参考。2 数据来源与软件选择WOS 全称为 Web of Science，是全球最大、覆盖学科最多的综合性学术信息资源库，且可输出与 CiteSpace 摘要为改善生态环境、延缓温度上升，控制碳排放尤为重要。本文重点关注建筑领域减碳研究，以 WOS（web of science）核心数据库为数据索引库，采用大数据和科学知识图谱的可视化分析方法，对自 1979 年以来建筑减碳技术领域的学术研究进行定量统计和定性分析。依据可视化科学知识图谱，从时间序列、国家/地区文献分布、学科和期刊分布、高产作者和研究机构分布等角度，揭示国内外低碳建筑技术领域的发展规律、技术热点和前沿趋势，呈现低碳建筑技术领域的科学架构，为后续相关研究提供有效参考。关键词碳排放；WOS；知识图谱；低碳建筑技术；热点中图分类号TU-05文献标识码A基金项目山东省住建厅科研课题“寒冷地区零碳建筑技术与碳经济应用研究”（K）1561103582811。DOI10.19892/ki.csjz.2023.04.01Abstract For improving the ecological environment and reducing global warming,controlling carbon emission is particularly important.This paper focuses on the research on building carbon reduction technology,takes the core database of WOS(Web of Science)as the indexed database,uses the visualization analysis method of big data and scientific knowledge graph,and carries out quantitative and qualitative analysis on the academic research in the field of building carbon reduction technology since 1979.It reveals the development law,technical hot spots and frontier trends of low-carbon building technology at home and abroad according to the time sequence,national/regional literature distribution,the distribution of disciplines and journals,and the distributions of the authors and research institutions.It traces and presents the scientific framework of low-carbon building technology,and provides an effective reference for the subsequent related research.Key words carbon emission;WOS;knowledge map;low-carbon building technology;hotspot作者简介：李琪（1992-），女，工程师。研究方向：绿建及建筑节能。作者单位：同圆设计集团股份有限公司中外低碳建筑技术发展趋势及热点研究Research on the Development Trend and Hot Spots of Low Carbon Building Technology at Home and Abroad李 琪 倪树清 吉 喆 孟岩岩 乔煜婷Li Qi,Ni Shuqing,Ji Zhe,Meng Yanyan,Qiao Yuting02城市建筑 Urbanism and Architecture/2023.04兼容性好的题录格式，为本次研究的文献挖掘数据库7。CiteSpace，简称引文空间，主要用于探测知识领域中潜在的新趋势，从发表的文献中提取出不同专业研究的知识结构、规律和分布情况，形成更直观的科学知识图谱8。3 结果分析3.1 低碳领域研究综述与低碳相关的研究最早出现于 1998 年（见图 1），为美国学者 Krackeler 对碳排放中电耗的讨论9。京都议定书于 1997 年 12 月签约，正式拉开全球对碳排放讨论的序幕。此后，各领域的研究均处于平缓上升速度。2008年，出现井喷式增长拐点。对标各国政策，2008 年前后，英国发布世界上第一部同类法案气候变化法；澳大利亚发布减少碳排放计划；我国发布中华人民共和国节约能源法民用建筑节能条例，将建筑节能作为一项基本国策列入国家法律范畴。2009 年，哥本哈根协议签订，虽不具有法律效力，但也将控制全球平均温升作为长期行动目标。2013 年，各国对于碳排放的研究进入平稳状态；2020年，各领域低碳研究又急剧增长。事实上，2015 年巴黎协定已奠定了全球尽快达峰，21 世纪下半叶实现碳中和的重要基调；2019 年，根据 UNFCCC 研究报告，全球已有 60 个国家承诺到 2050 年甚至更早实现碳中和；2020 年第七十五届联合国大会，中国首次向世界明确表态，中国力争于 2030 年前实现碳达峰，2060 年前实现碳中和，这也是将中国各领域对碳排放的研究讨论推至白热化的重要节点。2020年12月，英国发布 能源白皮书：赋能净零排放未来，针对能源转型和降低碳排放制定了多项举措。以上数据说明，各国政策是推动碳相关研究的重要驱动力。虽然从 20 世纪90 年代开始，各国对于碳的讨论不断，但国家对于低碳减排的政策力度决定着相关研究发展的速度和深度。3.2 高产国家及作者图 2 为各国建筑减碳领域研究成果数量分布情况，中国研究成果数量最多，其次是美国和英国。就研究影响力而言，中国仍排在美国、英国、西班牙之后。通过对建筑减碳技术领域文献题录的全局分析，大部分研究始于2006 年，发布建筑减碳领域的高产期刊主要为可持续、清洁能源类期刊，发布建筑减碳技术的高产作者包括 Cai Weiguang、Ma Minda、Pan Wei、Cai Wei 等，均为中国学者，其中重庆大学在众多研究中独占鳌头（见表 1）。3.3 研究热点通过对 19982021 年建筑低碳技术文献题录的网络碳汇 碳金融 建筑减碳技术 研究文献数量/篇年份/年4504003503002502001501005001998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 2021图 1 低碳领域研究趋势（图片来源：作者自绘）图 2 各国建筑减碳领域研究情况分析图（图片来源：CiteSpace）表 1 建筑减碳技术领域研究分布分布类型结果研究年份文章数量19982005 年：共 7 篇（0.58%）20062015 年：共 566 篇（46.74%）20162021 年：共 638 篇（52.68%）研究学者排名Cai Weiguang重庆大学（19）Ma Minda重庆大学（14）Pan Wei香港大学（12）Cai Wei重庆大学（7）期刊类型排名Journal of Cleaner Production（51）Sustainability（34）Energy and Buildings（26）Energy Policy（26）Sustainable Cities and Society（25）032023.04/Low Carbon Architectural Design 低碳建筑设计聚类突发性探测（见图 3），低碳住宅改造关注度最高，研究热度从 2005 年延伸至 2019 年，重点关注室内通风、全生命周期能耗模拟、围护结构及高密度城市。其次是碳排放，始于 2001 年，2007 年前重点研究混凝土、基础设施建设的碳排放，2007 年后重点讨论碳排放与环境之间的关系，以及通过低碳技术，如提升机械性能降低碳排放并进行评估。2020 年左右，文献综述成为新的研究现象，这意味着人们开始正式对过去的碳排放研究进行系统性的梳理总结，以期为后续研究奠定坚实基础。#2 为森林碳，其相关研究主要活跃于 2009 年以前，研究议题与气候变化、碳汇模型及石油燃料相关。2020 年后，森林碳重新被提起，但主要与建筑部门、碳中和网络等关键词放在一起讨论。#3 为社会案例，2001 年前后主要关注建筑能耗、绿化和气候；2011 年后研究尺度从建筑单体拓展到了城市可持续发展层面10。为应对气候变化，2005 年后各学者陆续开始研究碳中和政策，即#4，可再生能源、能源转型、碳捕捉、低碳经济是被广泛提出的解决途径。#6 零能耗住宅研究热度起始于 2007年，与英国发布可持续住宅法案（2006）时间相近，图 3 19982021 年文献共引突现关键词（图片来源：CiteSpace）一直到 2015 年左右结束，其研究时间轴线与#8 碳建筑可大致衔接，研究内容从建筑能效和低碳建筑材料扩展，增加了低碳建筑技术和模拟。通过计算机模拟（#10）论证建筑减碳技术，共重点发展约 5 年的时间（20052010 年），后鲜被提起。事实上，建筑全生命周期的碳排放从建材生产、运输到建造拆除11，持续时间长，相关碳排放量的测算主要依靠碳排放因子和能源消耗量确定。计算机模拟，可重点辅证运营阶段的能源消耗量，而直接通过计算机软件进行全生命周期的碳排放测算是比较困难的。最后关注的议题#13 为室内空气质量。4 总结展望（1）建筑减碳技术研究共经历了 3 个重要时间拐点，1997 年京都议定书通过后，建筑减碳技术研究正式登上历史舞台；2008 年，各国先后发布相关政策法案，建筑低碳技术的研究年内出现井喷式增长；2020 年，第七十五届联合国大会召开，建筑低碳研究迎来新的增长拐点。（下转第 13 页）1995 1998 2001 2004 2007 2010 2013 2016 2019 2020 132023.04/Traditional Village Protection and Character