Intensiv geprüft: Die Hochschule Luzern (HSLU) in der Schweiz wurde als unabhängiges Forschungs- und Prüfinstitut beauftragt und war mit der Durchführung aller Messaktivitäten betraut. | © Siemens
Siemens hat die Ergebnisse einer umfassenden unabhängigen Studie zur Laborlüftung im Bereich Life Sciences vorgestellt. Die Studie wurde zwischen November 2024 und 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) in der Schweiz wurde als unabhängiges Forschungs- und Prüfinstitut mit der Durchführung aller Messaktivitäten beauftragt. Das Projekt mit dem Namen PEARL war das weltweit erste dieser Art, bei dem verschiedene Lüftungs- und Luftverteilungsanlagen für Labore unter kontrollierten, realen Bedingungen verglichen wurden.
Während der Testphase wurden drei verschiedene Luftzufuhranlagen in sieben unterschiedlichen Konfigurationen unter vergleichbaren Bedingungen geregelt und gemessen und bis an ihre Grenzen belastet. Daraus ergeben 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.
Was zählt?
Die Studie zeigt, dass eine präzise Volumenstromregelung entscheidend ist für mehr Sicherheit, Effizienz und Komfort in Laborumgebungen. Eine Überversorgung mit Luft kann kontrollierte Bedingungen beeinträchtigen sowie zu höheren Kosten und höheren CO₂-Emissionen führen. Auffallend war, dass in einigen Szenarien weniger als die Hälfte der Luftmenge benötigt wurde, wodurch eine um 45 Prozent bessere Belüftungseffizienz erreicht und eine bessere Abführung von gefährlichen Gasen und Wärme nachgewiesen wurde. Ein besser kontrollierter Volumenstrom führte außerdem zu einer bis zu 29 Prozent schnelleren Erholzeit nach simuliertem Verschütten, was die Sicherheit und den Komfort der Nutzer direkt verbessert.
Darüber hinaus empfiehlt das Projekt PEARL eine Abkehr von der Gestaltung von Laborräumen für einen einzigen, spezifischen Verwendungszweck hin zur Schaffung flexibler Umgebungen der nächsten Generation, die von null bis zu 300 Watt pro Quadratmeter skalierbar sind. Diese fortschrittlichen Systeme sind optimal dimensioniert und kontrolliert und liefern genau die Luftmenge, die für die Aufrechterhaltung von Sicherheit und Komfort erforderlich ist. Gleichzeitig sparen sie Energie und reduzieren CO₂-Emissionen.
Gespiegelte Daten
Während der Durchführung der physischen Tests erstellte Siemens ein digitales Modell des gesamten Projektaufbaus, einschließlich Simulation der Tests selbst. „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“, sagte Tim Walsh, Global Solution Director für Life Sciences bei Siemens Smart Infrastructure. Aufgrund von Investitionen in Forschung und Entwicklung, Innovationen in der Biotechnologie und einer wachsenden Pipeline neuer Medikamente steigt die Nachfrage nach Laborflächen in allen Schlüsselregionen. Allein im Vereinigten Königreich werden Schätzungen zufolge in den nächsten fünf Jahren eine Million Quadratmeter an zusätzlichen Laborflächen benötigt, um den prognostizierten Forschungsbedarf zu decken.
Die Ergebnisse der Studie tragen dazu bei, den dringenden Bedarf an sichereren, flexibleren und energieeffizienten Laboren zu decken. Basierend auf den Erkenntnissen aus dem Projekt PEARL hat Siemens das Smart Lab Ecosystem (SLE) weiterentwickelt. Das SLE ist ein modulares Infrastruktur-Kit, mit dem sich hochgradig anpassungsfähige und skalierbare Laborumgebungen schaffen lassen, die auf spezifische Forschungsbedürfnisse zugeschnitten werden können – von der Grundlagenforschung bis hin zu Hochsicherheitslaboren. Es ermöglicht eine um bis zu 80 Prozent schnellere Planung und Konfiguration aller Arten von Laborumgebungen bis hin zur Biosicherheitsstufe 2.
„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.“