•全球首個在真實壓力條件下，對實驗室通風系統(tǒng)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(yōu)化與運營

•西門子進一步發(fā)展其智能實驗室生態(tài)系統(tǒng)（SLE），助力打造更安全、更靈活、更可持續(xù)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(xiàn)代實驗室核心組件與系統(tǒng)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(lián)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(zhí)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(huán)境的條件下，對不同實驗室通風與空氣分配系統(tǒng)進行對比研究的項目。

在測試階段，三種不同的送風系統(tǒng)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(tǒng)提供了獨特的數(shù)據(jù)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(tǒng)靈活性、適應性及通風效率等多個維度。

研究發(fā)現(xiàn)，精確的氣流控制至關重要，能夠顯著提升實驗室環(huán)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(huán)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(xiàn)45%的通風效率提升，并展現(xiàn)出更優(yōu)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(huán)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(jié)。通過合理定容與精確控制，這些先進系統(tǒng)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(xiàn)節(jié)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(shù)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(jiān) Tim Walsh 表示：“將PEARL項目數(shù)字模型與真實測量數(shù)據(jù)進行比較后，我們發(fā)現(xiàn)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(shù)字孿生中，精調并優(yōu)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(qū)持續(xù)增長，這一趨勢受到研發(fā)投入、生物技術創(chuàng)新以及不斷擴大的新藥研發(fā)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(jié)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(tài)系統(tǒng)（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(huán)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(huán)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(yè)具有革命性意義，我們首次獲得了真實世界的數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)不僅驗證了我們的數(shù)字模型，還使我們能夠進一步優(yōu)化它們，從而設計出真正圍繞安全性、舒適性與效率進行優(yōu)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(chuàng)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(chuàng)造智能環(huán)境——它將加速科學突破，并在未來多年推動行業(yè)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(tǒng)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