Sicherer, anpassungsfähiger, nachhaltiger – ein unabhängiger Vergleichstest von Laborlüftungssystemen unter realen Belastungsbedingungen liefert Erkenntnisse für künftige Labordesigns hinsichtlich Planung, Optimierung und Betrieb.
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.
Siemens hat die Ergebnisse einer umfassenden Studie zur Laborlüftung im Bereich Life Sciences vorgestellt. Während der Testphase wurden 3 verschiedene Luftzufuhranlagen in 7 unterschiedlichen Konfigurationen unter vergleichbaren Bedingungen geregelt, 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.
Präziser Volumenstromregelung entscheidend
Die Studie namens «Pearl» 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 verbessert.
Darüber hinaus empfiehlt das Projekt eine Abkehr von der Gestaltung von Laborräumen für einen einzigen, spezifischen Verwendungszweck hin zur Schaffung flexibler Umgebungen, die von 0 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.
Während der Durchführung der physischen Tests erstellte Siemens ein digitales Modell des Projektaufbaus, einschliesslich Simulation der Tests selbst. «Der Vergleich unseres digitalen Modells aus dem Projekt mit realen Messungen ergab eine erstaunliche Genauigkeit. Dank dieser validierten Erkenntnisse können wir die Leistung, Sicherheit und den Komfort künftiger Labordesigns direkt im digitalen Zwilling optimieren», erklärt Tim Walsh, Global Solution Director für Life Sciences bei Siemens Smart Infrastructure.
9 Leistungsfaktoren gemessen
Im Rahmen der Studie wurden 3 Lüftungssysteme unter identischen, kontrollierten Bedingungen im Pilotlabor von Siemens in Zug getestet. Dabei wurden 9 Leistungsfaktoren gemessen – von der Partikelentfernungsgeschwindigkeit über den Benutzerkomfort bis hin zur Lüftungseffizienz – mithilfe von Wärmelasten, intelligenten Sensoren, Aerosolrückgewinnungstests und Laservisualisierung.
Basierend auf den Erkenntnissen 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.
Die Studie wurde in Zusammenarbeit mit der H. Lüdi + Co. AG durchgeführt und die Hochschule Luzern wurde mit der Durchführung aller Messaktivitäten beauftragt. Unter folgendem Link finden sich Informationen über das Projekt: Pearl
