● 全球首个在真实压力条件下，对实验室通风系统开展的独立对比测试，揭示突破性洞见
● 研究成果可直接应用于全球实验室的设计、优化与运营
● 西门子进一步发展其智能实验室生态系统(SLE)，助力打造更安全、更灵活、更可持续的未来实验室
西门子公布了其在生命科学领域所开展的、关于实验室通风性能的全面独立研究成果。该研究于2024年11月至2025年2月期间，由西门子与现代实验室核心组件与系统解决方案供应商、同时也是西门子 Xcelerator合作伙伴的H. Lüdi + Co. AG联合开展。瑞士卢塞恩应用科技与艺术大学(HSLU)作为独立研究与测试机构，负责执行全部测量工作。该项目名为PEARL，是全球首个在受控但接近真实使用环境的条件下，对不同实验室通风与空气分配系统进行对比研究的项目。
在测试阶段，三种不同的送风系统在可比工况下以七种配置方案进行控制与测量，并被置于极限工况下运行。测试结果为每个系统提供了独特的数据分析成果，使得特定工况下的性能可比成为可能，涵盖安全性与污染控制、用户舒适度、系统灵活性、适应性及通风效率等多个维度。
研究发现，精确的气流控制至关重要，能够显著提升实验室环境的安全性、能效与舒适度。事实上，过量送风不仅会破坏受控环境，还会导致成本上升及二氧化碳排放增加。更为引人注目的是，在部分场景中，所需风量不到一半，却能实现45%的通风效率提升，并展现出更优异的有害气体与热量排出能力。更精确的气流控制还能使模拟泄漏后的环境恢复时间最多缩短29%，从而直接提升用户的安全性和舒适度。此外，PEARL项目倡导从过去强调单一用途的实验室设计，向具备高度灵活性的下一代实验室空间转型，使实验室空间能够在0至300瓦/平方米的负载范围内顺畅调节。通过合理定容与精确控制，这些先进系统可以在提供维持安全与舒适所必须的精准气流的同时实现节能减排。
在进行物理测试的同时，西门子还构建了完整项目配置的数字模型，其中包括测试过程本身的模拟。西门子智能基础设施集团生命科学全球解决方案总监 Tim Walsh 表示：“将PEARL项目数字模型与真实测量数据进行比较后，我们发现其准确度令人惊叹。这些经过验证的结果使我们能够直接在未来实验室的数字孪生中，精调并优化其性能、安全性和舒适度。”
全球实验室空间的需求正在重要地区持续增长，这一趋势受到研发投入、生物技术创新以及不断扩大的新药研发管线的推动。仅在英国，未来五年预计就需要新增100万平方米的实验室空间，以满足预期的科研需求。本研究成果有助于满足市场对更安全、更灵活、更节能的实验室的迫切需求。
基于PEARL项目的洞见，西门子进一步升级了智能实验室生态系统(SLE)——一套模块化基础设施方案，可用于打造高度可适配、可扩展的实验室环境，并能针对不同研究需求进行定制，从基础科研到高防护级别设施均可覆盖。SLE可将各类实验室环境(包括生物安全等级2 BSL-2)的设计与配置速度提升多达80%。
Walsh补充道：“PEARL项目对实验室行业具有革命性意义，我们首次获得了真实世界的数据，这些数据不仅验证了我们的数字模型，还使我们能够进一步优化它们，从而设计出真正围绕安全性、舒适性与效率进行优化的实验室。SLE正是建立在这一成果之上，为客户提供全面、创新且面向未来的交钥匙式解决方案。我们不仅是在建设实验室，更是在创造智能环境——它将加速科学突破，并在未来多年推动行业进步。”
在 PEARL 项目期间，我们在位于楚格的试点实验室中，在一致且受控的条件下，对三种领先的通风系统进行了测试。我们通过热负载、智能传感器、气溶胶恢复测试与激光可视化等手段，对包括颗粒去除速度、用户舒适度及通风效率在内的九项性能指标进行了测量。
PEARL项目的完整实验配置
（西门子）
