Siemens-studie definieert normen voor veiligheid, efficiëntie en flexibiliteit in Life Science-laboratoria opnieuw

In het kader van het project PEARL hebben we drie toonaangevende ventilatiesystemen onder identieke, gecontroleerde omstandigheden getest in ons pilotlaboratorium in Zug. We hebben negen prestatiefactoren gemeten — van de snelheid van deeltjesverwijdering tot gebruikerscomfort en ventilatie-efficiëntie — met behulp van warmtebelastingen, slimme sensoren, aerosolrecuperatietests en laservisualisatie.

PEARL Project-Setup

– Wereldwijd de eerste onafhankelijke vergelijkende test van laboratoriumventilatiesystemen onder realistische belastingsomstandigheden levert baanbrekende inzichten
– Resultaten kunnen direct worden toegepast op de planning, optimalisatie en het beheer van laboratoria wereldwijd
– Siemens ontwikkelt het Smart Lab Ecosystem verder om de laboratoria van de toekomst veiliger, flexibeler en duurzamer te maken

Siemens heeft de resultaten gepresenteerd van een uitgebreide onafhankelijke studie over laboratoriumventilatie in de Life Sciences-sector. De studie werd tussen november 2024 en februari 2025 uitgevoerd in samenwerking met H. Lüdi + Co. AG, een leverancier van componenten en systeemoplossingen voor moderne laboratoria, en Siemens Xcelerator-partners. De Hochschule Luzern (HSLU) in Zwitserland werd aangesteld als onafhankelijk onderzoeks- en testinstituut voor het uitvoeren van alle meetactiviteiten. Het project met de naam PEARL was het eerste wereldwijd van zijn soort, waarbij verschillende ventilatie- en luchtverdelingssystemen voor laboratoria onder gecontroleerde, realistische omstandigheden werden vergeleken.

Tijdens de testfase werden drie verschillende luchttoevoersystemen in zeven verschillende configuraties onder vergelijkbare omstandigheden geregeld en gemeten, en tot het uiterste belast. Hieruit ontstonden unieke dataverklaringen voor elk systeem, waarmee vergelijkingen konden worden gemaakt van bepaalde situaties met inachtneming van diverse factoren zoals veiligheid en contaminatiecontrole, gebruikerscomfort, systeemflexibiliteit, aanpassingsvermogen en ventilatie-efficiëntie.

De studie toont aan dat een nauwkeurige regeling van het volumestroom cruciaal is voor meer veiligheid, efficiëntie en comfort in laboratoriumomgevingen. Overmatige luchttoevoer kan gecontroleerde omstandigheden verstoren en leiden tot hogere kosten en hogere CO₂-uitstoot. Opvallend was dat in sommige scenario's minder dan de helft van de benodigde lucht werd gebruikt, waardoor een 45 procent betere ventilatie-efficiëntie werd bereikt en een betere afvoer van gevaarlijke gassen en warmte werd vastgesteld. Een beter gecontroleerde volumestroom leidde bovendien tot een tot 29 procent snellere hersteltijd na een gesimuleerde morsing, wat de veiligheid en het comfort van de gebruikers direct verbetert. Daarnaast beveelt het PEARL-project een verschuiving aan van het ontwerpen van laboratoriumruimtes voor één specifiek gebruik naar het creëren van flexibele omgevingen van de volgende generatie, die schaalbaar zijn van nul tot 300 watt per vierkante meter. Deze geavanceerde systemen zijn optimaal gedimensioneerd en gecontroleerd en leveren precies de hoeveelheid lucht die nodig is om veiligheid en comfort te waarborgen. Tegelijkertijd besparen ze energie en verminderen ze de CO₂-uitstoot.

Tijdens de uitvoering van de fysieke tests ontwikkelde Siemens een digitaal model van de gehele projectopzet, inclusief simulatie van de tests zelf. "De vergelijking van ons digitale model uit het PEARL-project met de echte metingen bleek verbazingwekkend nauwkeurig. Dankzij deze gevalideerde inzichten kunnen we de prestaties, veiligheid en het comfort van toekomstige laboratoriumontwerpen direct in de digitale tweeling optimaliseren," aldus Tim Walsh, Global Solution Director voor Life Sciences bij Siemens Smart Infrastructure.

Door investeringen in onderzoek en ontwikkeling, innovaties in biotechnologie en een groeiende pijplijn van nieuwe medicijnen neemt de vraag naar laboratoriumruimte in alle belangrijke regio's toe. Alleen al in het Verenigd Koninkrijk wordt geschat dat er in de komende vijf jaar een miljoen vierkante meter extra laboratoriumruimte nodig zal zijn om aan de voorspelde onderzoeksbehoefte te voldoen. De resultaten van de studie dragen bij aan het aanpakken van de dringende behoefte aan veiligere, flexibelere en energiezuinigere laboratoria.

Op basis van de inzichten uit het PEARL-project heeft Siemens het Smart Lab Ecosystem (SLE) verder ontwikkeld. Het SLE is een modulair infrastructuurpakket waarmee zeer flexibele en schaalbare laboratoriumomgevingen kunnen worden gecreëerd die op specifieke onderzoeksbehoeften kunnen worden afgestemd – van fundamenteel onderzoek tot hoogbeveiligde laboratoria. Het maakt een tot 80 procent snellere planning en configuratie mogelijk van alle soorten laboratoriumomgevingen, inclusief biosafety niveau 2.

“Het PEARL-project is baanbrekend voor de laboratoriumindustrie,” voegde Walsh toe. “Voor het eerst beschikken we over echte data die onze digitale modellen niet alleen bevestigen, maar ons ook in staat stellen deze te verfijnen en laboratoria te ontwikkelen die qua veiligheid, comfort en efficiëntie echt optimaal zijn. Het Smart Lab Ecosystem bouwt voort op deze basis en biedt onze klanten een complete, kant-en-klare oplossing die zowel innovatief als toekomstbestendig is. We bouwen niet zomaar laboratoria, maar slimme omgevingen die wetenschappelijke ontdekkingen versnellen en de vooruitgang op de lange termijn stimuleren.”