Unter dem Projektnamen PEARL wurden zum ersten Mal verschiedene Lüftungs- und Luftverteilungsanlagen für Labore unter kontrollierten, realen Bedingungen verglichen.
Siemens publizierte diese unabhängige Studie über Laborlüftung im Bereich Life Sciences. Sie wurde von November 2024 bis Februar 2025 in Zusammenarbeit mit der H. Lüdi + Co. AG, einem Anbieter von Komponenten und Systemlösungen für moderne Labore und Siemens Xcelerator-Partner, durchgeführt. Die Hochschule Luzern (HSLU) führte die Messungen durch.
Die Tests erfolgten mit drei Luftzufuhranlagen in sieben unterschiedlichen Konfigurationen. Die Anlagen wurden bis an ihre Grenzen belastet und es ergaben sich einzigartige Datenerkenntnisse für jedes System, die den Vergleich bestimmter Situationen unter Berücksichtigung diverser Faktoren wie Sicherheit und Kontaminationskontrolle, Benutzerkomfort, Systemflexibilität, Anpassungsfähigkeit und Lüftungseffizienz ermöglichen.
Volumenregelung entscheidend
Die Studie kommt zum Ergebnis, dass eine präzise Volumenstromregelung entscheidend für mehr Sicherheit, Effizienz und Komfort in Laborumgebungen ist. Eine Überversorgung mit Luft kann kontrollierte Bedingungen beeinträchtigen und höhere Kosten und CO₂-Emissionen verursachen.
In einigen Versuchen wurde weniger als die Hälfte der Luftmenge benötigt. Dadurch wurde eine um 45 Prozent bessere Belüftungseffizienz und eine bessere Abführung von gefährlichen Gasen und Wärme nachgewiesen. Ein besser kontrollierter Volumenstrom führte zu einer bis zu 29 Prozent schnelleren Erholzeit nach simuliertem Verschütten. Dadurch verbessern sich die Sicherheit und der Komfort der Nutzer.
Das Projekt PEARL empfiehlt die Schaffung flexibler Umgebungen der nächsten Generation, die von null bis zu 300 Watt pro Quadratmeter skalierbar sind. Laborräumen für einen einzigen, spezifischen Verwendungszweck sind zu wenig effizient. Die neuen Systeme sind optimal dimensioniert und kontrolliert und liefern genau die Luftmenge, die für die Aufrechterhaltung von Sicherheit und Komfort erforderlich ist. Sie sparen Energie und reduzieren CO₂-Emissionen.
Steigender Bedarf an Laborflächen
Während den physischen Tests erstellte Siemens ein digitales Modell des gesamten Projektaufbaus mit Simulation der Tests. Dazu erklärte Tim Walsh, Global Solution Director für Life Sciences bei Siemens Smart Infrastructure: «Der Vergleich unseres digitalen Modells aus dem Projekt PEARL mit realen Messungen ergab eine erstaunliche Genauigkeit. Dank dieser validierten Erkenntnisse können wir die Leistung, Sicherheit und den Komfort zukünftiger Labordesigns direkt im digitalen Zwilling optimieren“.
Der Bedarf an Laborflächen steigt stark an, um den prognostizierten Forschungsbedarf zu decken. Die Ergebnisse der Studie tragen dazu bei, den dringenden Bedarf an sichereren, flexibleren und energieeffizienten Laboren zu decken.
Infrastruktur-Kit
Siemens nutzte die Forschungsergebnisse, um das Smart Lab Ecosystem (SLE) weiterzuentwickeln. Mit dem modularen Infrastruktur-Kit können hochgradig anpassungsfähige und skalierbare Laborumgebungen geschaffen werden, die auf spezifische Forschungsbedürfnisse zugeschnitten werden können. Planung und Konfiguration aller Arten von Laborumgebungen bis hin zur Biosicherheitsstufe 2 sind bis zu 80 Prozent schneller.
«Das Projekt PEARL ist bahnbrechend für die Laborindustrie», fügte Walsh hinzu. «Zum ersten Mal verfügen wir über reale Daten, die unsere digitalen Modelle nicht nur bestätigen, sondern uns auch ermöglichen, diese zu verfeinern und Labore zu entwickeln, die hinsichtlich Sicherheit, Komfort und Effizienz wirklich optimal sind. Das Smart Lab Ecosystem baut auf dieser Grundlage auf und bietet unseren Kunden eine komplette, schlüsselfertige Lösung, die sowohl innovativ als auch zukunftssicher ist. Wir bauen nicht einfach nur Labore, sondern schaffen intelligente Umgebungen, die wissenschaftliche Entdeckungen beschleunigen und den Fortschritt auf Jahre hinaus vorantreiben werden.»
