Studie von Siemens definiert Standards für Sicherheit, Effizienz und Flexibilität in Life-Science-Laboren neu

W ramach projektu PEARL przetestowaliśmy trzy wiodące systemy wentylacyjne w identycznych, kontrolowanych warunkach w naszym laboratorium pilotażowym w Zug. Mierzyliśmy dziewięć czynników wydajności — od szybkości usuwania cząstek po komfort użytkownika i efektywność wentylacji — korzystając z obciążeń cieplnych, inteligentnych sensorów, testów odzysku aerozolu oraz wizualizacji laserowej.

Konfiguracja projektu PEARL

– Pierwszy na świecie niezależny test porównawczy systemów wentylacji laboratoryjnej w warunkach rzeczywistych obciążeń dostarcza przełomowych informacji
– Wyniki można bezpośrednio zastosować w planowaniu, optymalizacji i eksploatacji laboratoriów na całym świecie
– Siemens rozwija dalej Smart Lab Ecosystem, aby uczynić laboratoria przyszłości bezpieczniejszymi, bardziej elastycznymi i zrównoważonymi

Siemens przedstawił wyniki obszernego, niezależnego badania dotyczącego wentylacji laboratoryjnej w branży nauk życiowych. Badanie zostało przeprowadzone w okresie od listopada 2024 do lutego 2025 roku we współpracy z H. Lüdi + Co. AG, dostawcą komponentów i rozwiązań systemowych dla nowoczesnych laboratoriów oraz partnerem Siemens Xcelerator. Hochschule Luzern (HSLU) w Szwajcarii została wyznaczona jako niezależny instytut badawczy i testowy do przeprowadzenia wszystkich pomiarów. Projekt o nazwie PEARL był pierwszym na świecie tego rodzaju, w którym porównano różne systemy wentylacji i dystrybucji powietrza w laboratoriach w warunkach kontrolowanych i rzeczywistych.

Podczas fazy testowej trzy różne systemy dopływu powietrza zostały regulowane i mierzone w siedmiu różnych konfiguracjach w porównywalnych warunkach, a następnie obciążone do granic możliwości. Z tego powstały unikalne dane dla każdego systemu, które umożliwiły porównanie określonych sytuacji z uwzględnieniem różnych czynników, takich jak bezpieczeństwo i kontrola kontaminacji, komfort użytkownika, elastyczność systemu, zdolność adaptacji oraz efektywność wentylacji.

Badanie wykazało, że precyzyjna regulacja przepływu objętościowego jest kluczowa dla zwiększenia bezpieczeństwa, efektywności i komfortu w środowiskach laboratoryjnych. Nadmiar powietrza może zakłócać warunki kontrolowane, a także prowadzić do wyższych kosztów i emisji CO₂. Zaskakujące było to, że w niektórych scenariuszach potrzebowano mniej niż połowy ilości powietrza, co pozwoliło na osiągnięcie o 45 procent lepszej efektywności wentylacji oraz skuteczniejszą odprowadzanie niebezpiecznych gazów i ciepła. Lepsza kontrola przepływu objętościowego prowadziła także do skrócenia czasu odzyskiwania do 29 procent po symulowanym rozlaniu, co bezpośrednio poprawia bezpieczeństwo i komfort użytkowników. Ponadto projekt PEARL zaleca odejście od projektowania laboratoriów pod konkretne, pojedyncze zastosowanie na rzecz tworzenia elastycznych środowisk nowej generacji, które można skalować od zera do 300 W na m². Te zaawansowane systemy są optymalnie wymiarowane i kontrolowane, dostarczając dokładnie taką ilość powietrza, jaka jest potrzebna do utrzymania bezpieczeństwa i komfortu, jednocześnie oszczędzając energię i redukując emisję CO₂.

Podczas przeprowadzania testów fizycznych Siemens stworzył cyfrowy model całej struktury projektu, w tym symulację samych testów. „Porównanie naszego cyfrowego modelu z projektu PEARL z rzeczywistymi pomiarami wykazało zdumiewającą dokładność. Dzięki tym zweryfikowanym informacjom możemy optymalizować wydajność, bezpieczeństwo i komfort przyszłych projektów laboratoriów bezpośrednio w cyfrowym bliźniaku,” powiedział Tim Walsh, dyrektor ds. rozwiązań globalnych w branży nauk życiowych w Siemens Smart Infrastructure.

Ze względu na inwestycje w badania i rozwój, innowacje w biotechnologii oraz rosnący portfel nowych leków, rośnie zapotrzebowanie na powierzchnie laboratoryjne we wszystkich kluczowych regionach. Szacuje się, że w samym Wielkiej Brytanii w ciągu najbliższych pięciu lat będzie potrzebne dodatkowe milion metrów kwadratowych powierzchni laboratoryjnej, aby sprostać prognozowanemu zapotrzebowaniu na badania. Wyniki badania przyczyniają się do zaspokojenia pilnej potrzeby bezpieczniejszych, bardziej elastycznych i energooszczędnych laboratoriów.

Na podstawie wniosków z projektu PEARL Siemens rozwinął dalej Smart Lab Ecosystem (SLE). SLE to modułowy zestaw infrastrukturalny, który umożliwia tworzenie wysoce elastycznych i skalowalnych środowisk laboratoryjnych dostosowanych do specyficznych potrzeb badawczych – od badań podstawowych po laboratoria wysokiego bezpieczeństwa. Umożliwia on o 80 procent szybsze planowanie i konfigurację wszelkiego rodzaju środowisk laboratoryjnych, aż do poziomu biosafety level 2.

„Projekt PEARL jest przełomowy dla przemysłu laboratoryjnego,” dodał Walsh. „Po raz pierwszy dysponujemy rzeczywistymi danymi, które nie tylko potwierdzają nasze cyfrowe modele, ale także pozwalają nam je udoskonalać i rozwijać laboratoria, które pod względem bezpieczeństwa, komfortu i efektywności są naprawdę optymalne. Smart Lab Ecosystem opiera się na tych fundamentach i oferuje naszym klientom kompleksowe, gotowe do użycia rozwiązanie, które jest zarówno innowacyjne, jak i przyszłościowe. Nie budujemy po prostu laboratoriów, lecz tworzymy inteligentne środowiska, które przyspieszają odkrycia naukowe i napędzają postęp na lata.”