基于CiteSpace的太...能建筑光热应用研究进展分析_罗海智.pdf

141 2023.02/Building Technology and Application 建筑技术应用the current research stage.Foreign research currently focuses on basic research and development directions,such as new materials,while domestic research focuses on systematic optimization and transformation.Key words CiteSpace;solar energy;building;photothermal utilization截至 2018 年，中国建筑能源消费总量为 10 亿 tce（标准煤计量当量），占全国能源消费总量的 21.7%，建筑用能碳排放为 21.1 亿吨 CO2，碳排放占全国能源碳排放的21.9%1，建筑行业是全社会能耗和碳排放的主要组成部分。我国太阳能资源丰富2，3，在全球建筑领域绿色低碳发展的背景下，太阳能在建筑中的应用研究和实践成为近年的热点研究方向4。目前，我国对太阳能在建筑中的应用领域的研究多为工程性研究，包括对气候区、系统组件、能源供给形式、建筑外形设计，以及热工参数等的研究5-10。对国内外相关文献调研进行梳理，借鉴相关研究成果并发掘研究热点与未来产业发展方向，对太阳能在建筑中的应用水平提升与“双碳”目标实现具有重要意义11，12。1 研究方法CiteSpace 是进行科学文献识别的可视化分析软件，可用于梳理某学科领域的研究进展和当前的前沿研究及其对应的基础知识13。利用 CiteSpace 开展科学文献分析，需要合理选择相关数据库14。针对太阳能建筑光热利用研究领域，在中文文献检索分析中选择中国知网（CNKI）核心期刊全文数据库为对象，英文文献检索选择 Web of 摘要在“双碳”战略目标及建筑节能和可再生能源利用技术快速发展背景下，太阳能光热在建筑领域的研究和应用成为热点问题。以 Web of Science 核心集和中国期刊网期刊全文数据库为代表，利用 CiteSpace 软件开展太阳能光热在建筑领域应用文献调研整理，从文献作者国别和机构、学科以及关键词等角度综合分析，总体研判国内外研究和应用进展。结果表明，太阳能建筑光热领域研究持续处于热点，中文文献研究内容自成体系，学科与关键词间交叉不足；国内外研究发展历程与当前研究阶段存在差异，国外研究目前着重聚焦新材料等基础研发方向，国内研究重点关注系统性优化与改造。关键词CiteSpace；太阳能；建筑；光热利用中图分类号TU111.1；TU113.1文献标识码A基金项目绿色宜居村镇能源发展战略与环境保护策略研究（2018YFD1100201）。DOI10.19892/ki.csjz.2023.02.40Abstract Under the background of“dual carbon”strategic goal and the rapid development of building energy conservation and renewable energy utilization technology,the research and application of solar thermal energy in the field of building has become a hot issue.Represented by Web of Science core set and China Journal Net full-text database,CiteSpace software is used to conduct research and collation of literature on the application of solar thermal energy in the field of architecture.Comprehensive analysis is made from the perspectives of authors country,institution,discipline and key words,and overall research and application progress at home and abroad is conducted.The results show that the research in the photothermal field of solar energy building continues to be a hot spot,the Chinese literature research content is self-contained,and there are not enough crossovers between disciplines and key words.The research development at home and abroad is different from 作者简介：罗海智（1998-），男。研究方向：建筑技术、城市规划理论。通信作者：孟祥兆（1975-），男，高级工程师。研究方向：建筑环境与建筑节能。作者单位：1.西安交通大学人居环境与建筑工程学院；2.陕西省建筑环境与能源工程技术研究中心；3.中国建筑西北设计研究院有限公司基于 CiteSpace 的太阳能建筑光热应用研究进展分析Analysis on the Research Progress of Solar Thermal Applications in Solar Buildings Based on CiteSpace罗海智1，2 王思雨1，2 孙 康1，2 罗昔联1，2 赵 民2，3 孟祥兆1，2Luo Haizhi1,2,Wang Siyu1,2,Sun Kang1,2,Luo Xilian1,2,Zhao Min2,3,Meng Xiangzhao1,2142城市建筑 Urbanism and Architecture/2023.02Science（WoS）核心集进行文献调研与分析，可以准确代表该领域相关研究热点和主要成果。在主题词选择中，以“太阳能”（solar energy）、“建筑”（architecture）、“光热”（photo-thermal）为主要主题词进行文献检索和分析。为全面反映太阳能建筑光热利用领域的发展状况，对检索结果依照相关度、文献引用量、所属期刊层级、发表时间进行筛选，检索 19932021 年近 30 年 CNKI 中文核心期刊文献 798 篇，WoS 核心集文献 433 篇。截取近20 年（20022021 年）文献分布时间如图 1 所示。图 1 表明，中文研究文献在 20122014 年出现高峰，随后逐渐回落；英文研究文献呈持续上升趋势，表明该领域仍然是研究热点问题15。分别针对检索到的中英文文献，开展学科分析、国家或地区分析、关键词共现网络分析、关键词聚类分析、关键词时区分布与突现分析 16，从而梳理研判太阳能光热在建筑中应用这一领域的研究进展。2 WoS 英文文献调研分析2.1 发文学科分析利用 CiteSpace 对文献进行发文学科分析，能研究某一学科首次介入有关领域的时间、中心性、频次，并能基于此分析学科交叉趋势17。所选学科类别依据科睿唯安Web of Science 的 Category 分类18。根据 WoS 学科分类，对检索到的 433 篇核心文献进行发文学科分析。频次（frequency）代表文献材料库中某一学科文献数量的总和。中介中心性（betweeness centrality）则表征一个节点担任其他两个节点之间最短路的桥梁的次数。一个节点充当“中介”的次数越高，它的中介中心度就越大19。采用 CiteSpace 中的 Centrality 指标表征学科的集中度并进行排序，engineering 和 materials science 等学科是开展太阳能建筑光热领域研究的重点学科。文献时间序列研究结果如表 1 和图 2 所示，最早开展本领域研究的学科是 electrochemistry 学科，但其频次较低，中心性较低。随后 materials science、chemistry、engineering、energy and fuels 等学科开展相关研究。20002010 年是本领域学科介入最多的 10 年，随后开展有关研究的学科数量有所下降。近年，multidisciplinary science、environmental science、ecology 等学科开始关注太阳能光热在建筑领域的应用，学科交叉研究趋势更加明显。除 architecture 外，water resources 和 chemistry、inorganic nuclear 对该领域的研究处于热度点区，反映了相关研究由系统性、工程性研究转向微观的基础性、原理性研究趋势（见图 3）。2.2 发文国家与地区分析对发文国家或地区进行分析，可筛选出太阳能光热在国际上处于领先地位的国家或地区20，如表2和图4所示。美国是最早（2003 年）开展有关研究的国家，我国在太阳能光热建筑领域的研究虽然开始时间较晚（2009 年），但频次与中心度均处于国际领先地位。近年，巴西、新加坡、伊拉克、伊朗等国家开始对相关领域开展研究。其中，伊拉克、伊朗等以石油为主要能源形式的中东国家开始关注太阳能，反映了国际能源结构向绿色能源调整的共识，并为可再生能源研究的发展起到了很好的助推作用。尤其值得注意的是，伊拉克虽然发文频次不高（仅为 6），但其中心度极高，反映了其极高的国际合作和国际学术界认可度。2.3 关键词分析通过关键词共现网络分析，可获取有关领域的核心关键词，以及各关键词间的相互关系21，其分析结果如表 3所示。除检索关键词外，相关文献主要关键词集中于enhancement、optimizatio、performance、efficiency、conductivity 等，反映了提升太阳能光热利用效率是当前50403020100350300250200150100500中文文献/篇年份/年1027 29284045545456999311812415221324130630132451375311019263238444348352728242317142002 2004 2006 2008 2010 2012 2014 2016 2018 2020外文文献/篇图 1 国内外文献量变化趋势图（图片来源：作者自绘）图 2 发文学科的时间序列分析（图片来源：作者自绘）143 2023.02/Building Technology and Application 建筑技术应用研究热点。其中针对太阳能系统构件与材料研究方面，主要集中于 collector、solar cell、thin film、nanofluid、nanoparticle 等关键词；在研究内容方面，主要聚焦optical property、temperature、heat transfer、energy、heat 等。对关键词突现分析，其结果如图 5 所示。结果表明，本领域在 2000 年左右开始着重研究 growth、surface、temperature、simulation 等关键词，分别持续了 11 年、10 年、10 年、12 年的热度，研究热度持续时间较长，但近年热度减退。当前，国际上尚处于研究热点的关键 词 包 括 nanostructure、design、layer、plasmon、microstructure、anatase TiO2等。3 CNKI 文献调研分析3.1 关键词共现网络分析对