Étude Siemens redéfinit les normes en matière de sécurité, d'efficacité et de flexibilité dans les laboratoires de sciences de la vie

Dans le cadre du projet PEARL, nous avons testé trois systèmes de ventilation leaders dans des conditions identiques et contrôlées dans notre laboratoire pilote à Zug. Nous avons mesuré neuf facteurs de performance — de la vitesse de retrait des particules au confort de l'utilisateur en passant par l'efficacité de la ventilation — en utilisant des charges thermiques, des capteurs intelligents, des tests de récupération d'aérosols et la visualisation laser.

Configuration du projet PEARL

– Le premier test de comparaison indépendant mondial de systèmes de ventilation de laboratoire dans des conditions de charge réelles fournit des insights révolutionnaires
– Les résultats peuvent être directement appliqués à la planification, à l’optimisation et à l’exploitation des laboratoires dans le monde entier
– Siemens continue de développer l’écosystème Smart Lab pour rendre les laboratoires du futur plus sûrs, plus adaptables et plus durables

Siemens a présenté les résultats d’une étude indépendante approfondie sur la ventilation des laboratoires dans le domaine des sciences de la vie. L’étude a été menée entre novembre 2024 et février 2025 en collaboration avec H. Lüdi + Co. AG, un fournisseur de composants et de solutions système pour les laboratoires modernes, ainsi qu’avec le partenaire Siemens Xcelerator. La Haute École de Lucerne (HSLU) en Suisse a été mandatée en tant qu’institut de recherche et d’évaluation indépendant pour réaliser toutes les activités de mesure. Le projet, nommé PEARL, était le premier au monde de ce type, comparant différentes installations de ventilation et de distribution d’air pour laboratoires dans des conditions contrôlées et réelles.

Durant la phase de test, trois systèmes d’alimentation en air ont été régulés et mesurés dans sept configurations différentes sous des conditions comparables, puis soumis à des charges maximales. Cela a permis d’obtenir des données uniques pour chaque système, facilitant la comparaison de situations spécifiques en tenant compte de divers facteurs tels que la sécurité et le contrôle de la contamination, le confort des utilisateurs, la flexibilité du système, l’adaptabilité et l’efficacité de la ventilation.

L’étude montre qu’un contrôle précis du débit volumétrique est crucial pour une plus grande sécurité, efficacité et confort dans les environnements de laboratoire. Une suralimentation en air peut compromettre les conditions contrôlées ainsi que générer des coûts plus élevés et des émissions de CO₂ accrues. Fait notable, dans certains scénarios, moins de la moitié de la quantité d’air nécessaire a été utilisée, permettant d’atteindre une efficacité de ventilation améliorée de 45 % et une meilleure évacuation des gaz dangereux et de la chaleur. Un meilleur contrôle du débit volumétrique a également permis une récupération jusqu’à 29 % plus rapide après une déversement simulé, améliorant directement la sécurité et le confort des utilisateurs. De plus, le projet PEARL recommande de passer d’une conception de laboratoires dédiée à un seul usage à la création d’environnements flexibles de nouvelle génération, modulables de zéro à 300 watts par mètre carré. Ces systèmes avancés sont optimisés en dimensionnement et en contrôle, fournissant précisément la quantité d’air nécessaire pour maintenir la sécurité et le confort, tout en économisant de l’énergie et en réduisant les émissions de CO₂.

Lors de la réalisation des tests physiques, Siemens a créé un modèle numérique de l’ensemble du projet, y compris la simulation des tests eux-mêmes. « La comparaison de notre modèle numérique du projet PEARL avec les mesures réelles a révélé une précision étonnante. Grâce à ces insights validés, nous pouvons optimiser la performance, la sécurité et le confort des futurs designs de laboratoires directement dans le jumeau numérique », a déclaré Tim Walsh, Directeur des Solutions Globales pour les Sciences de la Vie chez Siemens Smart Infrastructure.

En raison des investissements en recherche et développement, des innovations en biotechnologie et d’un pipeline croissant de nouveaux médicaments, la demande en espaces de laboratoire augmente dans toutes les régions clés. À lui seul, au Royaume-Uni, on estime qu’au cours des cinq prochaines années, un million de mètres carrés de laboratoires supplémentaires seront nécessaires pour répondre aux besoins de recherche prévus. Les résultats de l’étude contribuent à répondre à ce besoin urgent de laboratoires plus sûrs, plus flexibles et plus économes en énergie.

Basé sur les enseignements du projet PEARL, Siemens a développé l’écosystème Smart Lab (SLE). Le SLE est un kit d’infrastructure modulaire permettant de créer des environnements de laboratoire hautement adaptables et évolutifs, pouvant être conçus pour répondre à des besoins de recherche spécifiques — de la recherche fondamentale aux laboratoires de haute sécurité. Il permet une planification et une configuration jusqu’à 80 % plus rapides pour tous types d’environnements de laboratoire, jusqu’au niveau de biosécurité 2.

« Le projet PEARL est une avancée majeure pour l’industrie des laboratoires », a ajouté Walsh. « Pour la première fois, nous disposons de données réelles qui non seulement confirment nos modèles numériques, mais nous permettent aussi de les affiner pour développer des laboratoires véritablement optimaux en termes de sécurité, de confort et d’efficacité. L’écosystème Smart Lab s’appuie sur cette base et offre à nos clients une solution clé en main, innovante et prête pour l’avenir. Nous ne construisons pas simplement des laboratoires, mais créons des environnements intelligents qui accélèrent les découvertes scientifiques et propulsent le progrès pour les années à venir. »