清華大學：設計推動建筑綠色轉型 數據賦能城市低碳發展

在全球氣候變化這一宏大背景下，中國正以前所未有的決心和行動力，積極投身于全球生態文明建設的偉大事業中，不僅作為積極的參與者、貢獻者，更是引領者，不斷推動社會經濟的“新”與“綠”雙向轉型。這一轉型不僅對于促進中國自身的高質量發展具有深遠意義，同時也為全球低碳轉型和可持續發展提供了寶貴的中國智慧與中國方案。中國以開放的姿態擁抱世界，廣泛開展國際合作，為各國綠色發展鋪設了寬廣的道路，并通過制定一系列雄心勃勃的氣候變化應對目標和計劃，向世界展示了中國實現碳中和目標的堅定決心與強大執行力。

隨著新一輪科技革命和產業變革的浪潮洶涌澎湃，以高科技、高效能、高質量為特征的新質生產力，為低碳城市的建設注入了強勁的動力。中國政府及相關部門積極響應，出臺了一系列旨在推動城市建設低碳發展的政策與法規，不斷強化對低碳城市建設的重視程度和執行力度。在建筑領域，從設計到建設，再到運行，每一個環節都面臨著更高的標準與要求。因此，從建筑方案設計的源頭推動綠色轉型，充分利用數據科學為決策賦能，已成為推動城市低碳發展的關鍵路徑。

在這一進程中，國家會展中心（上海）以其卓越的設計理念和數據驅動的實踐，成為了低碳建筑的典范。作為由國家商務部和上海市政府攜手打造的國家重大建設項目，國家會展中心不僅承載著重要的外交使命，更是連續六屆成功舉辦中國國際進口博覽會（CIIE）的璀璨舞臺。即將到來的2024年11月，第七屆進博會將再次在這里拉開帷幕，繼續為中國的經濟發展、國際貿易拓展以及國家綜合實力的展現貢獻力量。

國家會展中心的設計獨具匠心，以其獨特的“四葉草”造型，不僅成為了上海這座國際大都市的新地標，更蘊含了深刻的寓意與期待。清華大學劉念雄教授作為該項目的總設計師，他解釋道，“四葉草”不僅象征著綠色與生命力，更是世界性符號與中國元素的完美融合，它展現了人文與自然的和諧共生，贊美了自然之美與生命之蓬勃，同時也寄托了對中國經濟持續繁榮、人民生活幸福美滿的美好愿景。如今，“四葉草”已深深植根于人們心中，每當進博會來臨，吉祥物熊貓“進寶”手持四葉草，熱情迎接來自五湖四海的朋友。

在“四葉草”從圖紙變為現實的過程中，數字信息技術發揮了不可或缺的作用。面對超大型建筑設計的復雜性與挑戰性，超過百人的設計團隊充分利用建筑信息模型（BIM）設計平臺，將智慧化理念貫穿于設計、建設和運行的每一個環節。通過數據設計方法，實現了不同階段和不同技術專業之間的數據流通與共享，搭建了建筑師與專業技術團隊之間的橋梁，成功解決了跨專業技術難題，實現了低碳技術的高效集成應用。

國家會展中心不僅規模宏大、功能復合，更在綠色建筑方面取得了顯著成就。通過集成采用分布式能源系統、冷熱電“三聯供”、太陽能高效利用、全LED節能照明、超大型智慧場館和超級電容節能電梯等多項創新技術，實現了從設計到運行過程中的大幅度節能減排。在節地、節能、節水、節材以及室內環境質量和運營管理方面均達到了領先水平，榮獲了國家綠色建筑三星設計和運營標識“雙認證”，成為我國目前規模最大的綠色三星建筑。

數據驅動設計已成為城市和建筑行業應對氣候變化的共識。劉念雄教授的研究團隊依托國家重點研發計劃項目等研究課題，提出了建筑師主導的數據設計方法、理論和工具，旨在充分發揮數據在低碳建筑設計、性能評價、綜合決策、數字化建造及智慧化管理中的關鍵作用。這一方法不僅促進了建筑設計行業的變革，更推動了數字和人工智能技術在建筑設計領域的深入應用。

在國家會展中心的建設過程中，數據設計方法的運用無處不在。從交通組織和土地利用規劃到建筑性能評價和分析計算，都采用了量化數據為建筑設計提供決策支持。高效的交通組織是國家會展中心成功運行的關鍵之一。通過交通模擬和分析數據作為設計依據，確保了內外交通的便捷性。建筑內部采用立體交通組織方式，各大展廳之間通過“米”字型會展通道相互聯系，實現了人車分流、客貨分流。同時，還充分考慮了步行者優先的原則，通過專門設置的步行層，提高了觀展體驗。在對外交通方面，利用區域交通優勢立體接駁城市交通和道路系統，實現了人流、物流的快速集散。

隨著數字信息技術在城市建設實踐中的應用日益廣泛，國家會展中心的成功建設無疑為新一代數字信息技術在高性能、高品質綠色建筑設計中的應用提供了有力證明。數據設計方法在推動低碳城市建設中的作用日益凸顯。展望未來，建筑運行過程中積累的大量數據將成為設計優化和管理效率提升的重要依據。通過全過程數據支持，將進一步打造大數據時代的城市建設典范。

在人工智能技術日新月異的今天，建筑設計領域也迎來了新的變革。以大數據和案例為基礎的生成式設計方法已成為研究前沿課題。劉念雄教授的研究團隊正在積極探索應用機器學習方法進行建筑設計階段的碳排放快速預測，并嘗試結合案例推理設計、蒙特卡洛樹搜索與粒子群算法等方法進行數據驅動和知識驅動的生成式設計探索。這些努力不僅將推動人工智能新技術在建筑設計中的應用，更為未來低碳城市的建設提供了無限可能。