西門子研究成果重新定義生命科學實驗室的安全、效率和靈活性標準

● 全球首個在真實壓力條件下，對實驗室通風系統開展的獨立對比測試，揭示突破性洞見

● 研究成果可直接應用于全球實驗室的設計、優化與運營

● 西門子進一步發展其智能實驗室生態系統(SLE)，助力打造更安全、更靈活、更可持續的未來實驗室

西門子公布了其在生命科學領域所開展的、關于實驗室通風性能的全面獨立研究成果。該研究于2024年11月至2025年2月期間，由西門子與現代實驗室核心組件與系統解決方案供應商、同時也是西門子 Xcelerator合作伙伴的H. Lüdi + Co. AG聯合開展。瑞士盧塞恩應用科技與藝術大學(HSLU)作為獨立研究與測試機構，負責執行全部測量工作。該項目名為PEARL，是全球首個在受控但接近真實使用環境的條件下，對不同實驗室通風與空氣分配系統進行對比研究的項目。

在測試階段，三種不同的送風系統在可比工況下以七種配置方案進行控制與測量，并被置于極限工況下運行。測試結果為每個系統提供了獨特的數據分析成果，使得特定工況下的性能可比成為可能，涵蓋安全性與污染控制、用戶舒適度、系統靈活性、適應性及通風效率等多個維度。

研究發現，精確的氣流控制至關重要，能夠顯著提升實驗室環境的安全性、能效與舒適度。事實上，過量送風不僅會破壞受控環境，還會導致成本上升及二氧化碳排放增加。更為引人注目的是，在部分場景中，所需風量不到一半，卻能實現45%的通風效率提升，并展現出更優異的有害氣體與熱量排出能力。更精確的氣流控制還能使模擬泄漏后的環境恢復時間最多縮短29%，從而直接提升用戶的安全性和舒適度。此外，PEARL項目倡導從過去強調單一用途的實驗室設計，向具備高度靈活性的下一代實驗室空間轉型，使實驗室空間能夠在0至300瓦/平方米的負載范圍內順暢調節。通過合理定容與精確控制，這些先進系統可以在提供維持安全與舒適所必須的精準氣流的同時實現節能減排。

在進行物理測試的同時，西門子還構建了完整項目配置的數字模型，其中包括測試過程本身的模擬。西門子智能基礎設施集團生命科學全球解決方案總監 Tim Walsh 表示：“將PEARL項目數字模型與真實測量數據進行比較后，我們發現其準確度令人驚嘆。這些經過驗證的結果使我們能夠直接在未來實驗室的數字孿生中，精調并優化其性能、安全性和舒適度。”

全球實驗室空間的需求正在重要地區持續增長，這一趨勢受到研發投入、生物技術創新以及不斷擴大的新藥研發管線的推動。僅在英國，未來五年預計就需要新增100萬平方米的實驗室空間，以滿足預期的科研需求。本研究成果有助于滿足市場對更安全、更靈活、更節能的實驗室的迫切需求。

基于PEARL項目的洞見，西門子進一步升級了智能實驗室生態系統(SLE)——一套模塊化基礎設施方案，可用于打造高度可適配、可擴展的實驗室環境，并能針對不同研究需求進行定制，從基礎科研到高防護級別設施均可覆蓋。SLE可將各類實驗室環境(包括生物安全等級2 BSL-2)的設計與配置速度提升多達80%。

Walsh補充道：“PEARL項目對實驗室行業具有革命性意義，我們首次獲得了真實世界的數據，這些數據不僅驗證了我們的數字模型，還使我們能夠進一步優化它們，從而設計出真正圍繞安全性、舒適性與效率進行優化的實驗室。SLE正是建立在這一成果之上，為客戶提供全面、創新且面向未來的交鑰匙式解決方案。我們不僅是在建設實驗室，更是在創造智能環境——它將加速科學突破，并在未來多年推動行業進步。”

在 PEARL 項目期間，我們在位于楚格的試點實驗室中，在一致且受控的條件下，對三種領先的通風系統進行了測試。我們通過熱負載、智能傳感器、氣溶膠恢復測試與激光可視化等手段，對包括顆粒去除速度、用戶舒適度及通風效率在內的九項性能指標進行了測量。

PEARL項目的完整實驗配置

（資料來源：西門子官網）