《Sustainable Futures》:Green building in Sub-Saharan Africa: Exploring research trends, insights, and future directions (2005–2025)
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本研究考察了撒哈拉以南非洲地区绿色建筑研究的演变,探讨了该区域快速城市化、气候脆弱性以及可持续建设实践推广缓慢等持续存在的挑战。尽管全球对绿色建筑给予了关注,但撒哈拉以南非洲地区仍被忽视,对该区域的主题优先级的了解有限。本研究的目的是分析撒哈拉以南非洲绿色建筑
本研究考察了撒哈拉以南非洲地区绿色建筑研究的演变,探讨了该区域快速城市化、气候脆弱性以及可持续建设实践推广缓慢等持续存在的挑战。尽管全球对绿色建筑给予了关注,但撒哈拉以南非洲地区仍被忽视,对该区域的主题优先级的了解有限。本研究的目的是分析撒哈拉以南非洲绿色建筑研究领域的发表趋势、地理分布、合作网络、主题结构以及概念发展。研究人员使用Scopus数据库,检索了2005年至2025年间发表的733篇文献。随后,使用Bibliometrix(RStudio)和VOSviewer进行了文献计量分析。研究结果表明,南非、尼日利亚和加纳是主要的贡献者,而一些撒哈拉以南非洲国家的研究产出有限甚至没有。主题分析确定了四个主要集群:城市环境规划与基于自然的解决方案;绿色建筑的采纳与实施;室内环境质量与环境性能;以及可持续材料与施工技术。撒哈拉以南非洲地区绿色建筑的主要障碍包括高昂的前期成本、专业知识有限、政策框架薄弱以及激励措施不足。同时,驱动因素也与能源效率、健康效益、环境保护以及新兴经济机遇有关。该研究提出了需要进一步研究的关键领域。研究结果提供了针对区域的见解,可指导政策制定者、建筑专业人士和可持续发展利益相关者制定有针对性的干预措施,以加强能力建设、改善监管框架、刺激投资,并在整个撒哈拉以南非洲推广与当地相关的绿色建筑创新。
3. 结果与讨论
3.1. 年度研究产出趋势与科学生产生命周期
研究发现,2005至2009年间研究活动极少,年发文量仅为0到2篇。2010年起发文量显著增加并持续至2015年,这与全球气候协议(如2015年《巴黎协定》)的推动有关。2016至2020年加速增长,发文量从15篇增至63篇。2021至2025年间出现急剧增长,年发文量从52篇上升至125-132篇,这归因于全球气候融资机制、非盟《2063年议程》以及各国更新后的国家自主贡献承诺等因素。通过逻辑增长模型拟合显示,该领域正处于快速增长阶段,预计将在2028年达到峰值(约167篇/年),之后将逐渐下降。研究者认为,为了维持增长势头,需要加强机构研究能力、促进国际合作、确保专项资助机制,并使研究议程与该区域紧迫的城市化挑战和气候适应需求保持一致。
3.2. 国家层面的研究贡献与研究合作网络
南非是最大的贡献者,占总研究产出的22.53%,其次是尼日利亚(15.39%)和加纳(10.31%)。来自英国(5.39%)、美国(4.44%)和中国(4.40%)等非非洲国家的贡献表明国际合作的重要性。合作网络分析显示,南非机构是该区域绿色建筑研究合作的主要枢纽,与北美、欧洲、亚洲和澳大利亚有着广泛的联系。然而,区域内其他国家之间的内部联系有限,这表明南南合作和知识共享的机会被错失。许多撒哈拉以南非洲国家呈现灰色,表明其尚未融入绿色建筑研究网络。未来需要加强区域内合作、分散研究中心并提高研究产出有限国家的参与度。
3.3. 高被引论文的主要见解
该部分对前60篇高被引论文进行了定性综合,并将其组织成不同的主题领域进行详细讨论。这些主题领域包括:绿色建筑采纳的障碍与挑战、驱动因素与推广策略、城市绿色基础设施规划与治理、评估工具与框架,以及建筑性能与技术革新。
3.4. 绿色建筑采纳的障碍与挑战
高被引研究识别了关键障碍。例如,Chan等人的研究发现,加纳面临的主要障碍包括绿色技术成本较高、缺乏政府激励和融资计划。Darko等人利用偏最小二乘结构方程模型证明,政府相关障碍对加纳绿色建筑技术的采纳产生负面影响。其他研究在尼日利亚、布基纳法索等地也发现了类似障碍,如缺乏需求、初期成本高、公众意识有限、缺乏标准指南、专业知识不足以及融资困难。这些研究表明,障碍存在于政府、组织、个人和系统等多个层面,需要各利益相关方协调干预。
3.4.1. 驱动因素与推广策略
研究表明,环境和经济因素共同驱动绿色建筑采纳。Darko等人在加纳发现,主要驱动力包括为未来设计设定标准、实现更高能效、改善居住者健康与福祉、节约不可再生资源以及降低全生命周期成本。推广策略则包括媒体宣传、教育培训、建立制度框架、加强研发以及提供财政和市场激励。在南非,研究发现能源成本上升、Green Star评级体系、竞争优势和立法是关键驱动因素,表明经济因素比生态考虑更具影响力。Agyekum等人还发现,高投资回报率、新兴商业机会、道德投资、资源保护以及强制性法规是影响绿色建筑项目融资的主要驱动力。
3.4.2. 城市绿色基础设施规划与治理
该主题下的高被引论文重点关注公平性和治理挑战。Sch?ffler和Swilling在约翰内斯堡的研究表明,生态系统服务为资源受限城市提供了重要韧性,但规划过程忽视了这些韧性生态系统。Du Toit等人的研究发现,只有38%的撒哈拉以南非洲国家开展了相关研究,且调节和支持服务受到最多关注,文化服务最少。Venter等人揭示了南非不同种族和收入地区在绿色基础设施分布上的显著不平等。其他研究还探讨了城市热岛效应、植被覆盖变化、规划原则的整合、制度约束以及协作治理等问题。例如,Girma等人的研究发现,埃塞俄比亚城镇的规划文件中体现了多功能性、绿灰融合和社会包容性,但缺乏连通性原则。
3.4.3. 评估工具与框架
该部分研究致力于开发适合撒哈拉以南非洲背景的可持续建筑性能评估工具。Atanda和Olukoya研究了将LEED标准纳入尼日利亚国家建筑规范的可行性。Olawumi等人开发了一种基于多专家咨询的撒哈拉以南非洲建筑可持续性评估方法,其权重标准和认证分级与国际体系存在差异。Ampratwum等人为加纳提出了绿色认证实施框架。此外,还有研究探索了BIM-LCA集成流程、绿色BIM评估框架、以及基于LEED和BREEAM改造的建筑性能评估与设计工具。Michael等人提出了一个针对南非建筑改造的多目标优化模型,将绿色建筑认证作为改造的关键目标。
3.4.4. 建筑性能与技术革新
该部分研究聚焦于优化建筑性能和探索创新技术。Fan和Xia在南非提出了一种能效改造规划优化模型,可实现761.6 MWh的节能并获得A级能效证书。Ohene等人在加纳的研究表明,通过被动式设计策略,净零能耗建筑的能耗强度可降低48-50%。在材料方面,Ayeni等人发现Kankara偏高岭土基地聚合物可作为潜在可持续建筑材料;Obianyo等人开发了预测骨灰稳定红土砖抗压强度的多元回归模型。在能源系统方面,Adeyemo和Amusan研究了拉各斯光伏供电净零能耗建筑的混合储能方案。此外,还有研究涉及绿色屋顶对建筑能耗的影响、节能住宅设计框架、以及通过干预措施减少能源消耗等。