L'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 de premier plan dans des conditions identiques et contrôlées dans notre laboratoire pilote à Zoug. 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 comparatif indépendant mondial de systèmes de ventilation de laboratoires dans des conditions de charge réelles fournit des découvertes 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 systémiques pour des laboratoires modernes, ainsi qu'avec le partenaire Siemens Xcelerator. La Haute École Lucerne (HSLU) en Suisse a été désignée comme institut de recherche et d'essais indépendant chargé de 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.

Pendant la phase de test, trois systèmes d'alimentation en air différents ont été régulés et mesurés dans sept configurations différentes dans des conditions comparables, puis soumis à des charges maximales. Cela a permis d'obtenir des données uniques pour chaque système, permettant 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'une régulation précise du débit volumétrique est essentielle pour une plus grande sécurité, efficacité et confort dans les environnements de laboratoire. Une suralimentation en air peut compromettre des conditions contrôlées ainsi qu'entraîner des coûts plus élevés et des émissions de CO₂ accrues. Il a été remarquable que dans certains scénarios, moins de la moitié de la quantité d'air nécessaire était utilisée, permettant d'atteindre une efficacité de ventilation 45 % meilleure et une évacuation plus efficace des gaz dangereux et de la chaleur. Une meilleure régulation du débit volumétrique a également permis une récupération jusqu'à 29 % plus rapide après un déversement simulé, améliorant directement la sécurité et le confort des utilisateurs. De plus, le projet PEARL recommande de passer d'une conception de laboratoires pour un usage unique et spécifique à la création d'environnements flexibles de nouvelle génération, modulables de zéro à 300 watts par mètre carré. Ces systèmes avancés sont dimensionnés et contrôlés de manière optimale, fournissant exactement 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 toute la configuration du projet, y compris la simulation des tests eux-mêmes. « La comparaison de notre modèle numérique du projet PEARL avec des mesures réelles a révélé une précision étonnante. Grâce à ces connaissances validées, nous pouvons optimiser la performance, la sécurité et le confort des futures conceptions de laboratoires directement dans le jumeau numérique », a déclaré Tim Walsh, directeur mondial des solutions pour les sciences de la vie chez Siemens Smart Infrastructure.

En raison des investissements dans la recherche et le 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 elle seule, au Royaume-Uni, il est estimé que dans les 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 davantage 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 selon 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 révolutionnaire pour l’industrie du laboratoire », a ajouté Walsh. « Pour la première fois, nous disposons de données réelles qui non seulement confirment nos modèles numériques, mais nous permettent également de les affiner et de développer des laboratoires qui sont 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. »**