Project PEARL：研究施設における偏りのない、包括的な結果
- 3つの主要な換気システム
- 7つの異なる構成
- 9つの主要なパフォーマンス要因
PEARLは、熱負荷、スマートセンサー、リモート制御システムを使用して現実的な実験室シナリオをシミュレートし、同じ条件下で3つの異なる実験室換気設定をテストします。このプロジェクトは、厳密に比較可能で管理された環境での広範な試験を通じて、世界中の研究室の換気基準を変える画期的な発見をもたらしました。
高性能ラボ環境の相互依存データ
Project PEARLは、より優れた、より安全で持続可能な実験環境をグローバルに構築する責任を負う専門家に、客観的な洞察と実践上の利点を提供します。この独立したアプローチにより、換気の最適化、エネルギー管理、居住者の安全向上のための証拠に基づいた意思決定が可能になります。
被験者:
3つの主要な実験室換気
厳密に比較可能で管理された実験室環境で、3つの異なる実験室換気システムをテストしました。
HL-X-VENT™ は、実験室や産業環境向けに設計された高度な換気ソリューションで、HL-X-LAB™ モジュラーインフラストラクチャシステムの中核コンポーネントを形成しています。通風のない空気、半層流の気流分配、エネルギー効率、BSLラボやクリーンルームなどの重要なスペースや環境における高い安全基準に焦点を当てています。
層流拡散器は、重要な実験室やクリーンルーム環境で広く使用されています。たとえば、作業台の真上にスムーズで方向性のある空気の流れを送ることで、安定した状態を維持し、乱流を最小限に抑え、汚染リスクを軽減します。クリーンルームやバイオセーフティラボ向けに設計されており、正確な環境管理と厳しい安全基準への準拠を保証します。
ボルテックスディフューザーは、渦巻く空気パターンを使用して、空気供給を部屋全体に分配して混合します。この設計は温度制御と汚染物質の希釈をサポートしていますが、乱流が発生して快適性と生産性が低下し、特に厳しい層流条件を必要とする環境では理想的とは言えません。教育ラボ環境で一般的に使用され、実用的で費用対効果の高いソリューションを提供します。
主要な評価要因：実験室換気実験の背後にある重要な質問
当社の包括的なテストプロトコルは、実際の実験室条件下で重要な性能指標を調べ、エネルギー効率から空気品質管理まですべてを測定して、どのシステムが優れた結果をもたらすかを判断します。
換気システムは、どの程度効果的に安定した安全な実験室環境を維持していますか？温度の層別化や空気の分布などを調べたので、部屋全体の温度と風速のプロファイルが記録されました。
換気システムはどれくらいのエネルギーを消費しますか？また、効率を最大化するにはどうすればいいですか？熱負荷の放散、冷却能力、セットポイントの安定性に重点を置きました。
実験室で空気中の汚染物質をどれくらい迅速かつ効率的に除去しますか？回収時間法を使用しました。この方法では、ラボスペースに最大濃度に達するまで大きなエアロゾルガス粒子を充填し、通常のレベルに戻るまでにかかる時間を監視します。
このシステムは、最新のモジュール式ラボインフラストラクチャに簡単に統合できますか？また、さまざまな使用目的に適応できますか？テストはツークのパイロットラボで、完全に機能するラボ環境で行われました。こうして、Siemens スマートラボ・Ecosystems クリティカル・ルーム・オートメーションの柔軟性と適応性がテストされました。
空気の流れは研究室ユーザーの作業環境を改善しますか、それとも混乱させますか？快適性は、ISO 7730（熱環境の人間工学）に従ってテストルームの2か所で測定されます。ここでは、2人の作業員をシミュレートします。1人は立って煙道フードで作業し、もう1人は実験室のベンチに座っています。
研究室環境の空気の流れは表面とどのように相互作用して空気のパターンに影響しますか？テストでは、変化する条件下で気流のパターンが天井、設備、または壁にどのように付着するかを調べました。フォグマシンとレーザービジュアライゼーションを使用して、コアンダ効果を可視化し、安全で快適な環境を維持する上でのコアンダ効果の役割を評価しました。
ビデオdeep dive：世界初の実際の換気テストゾーンを構築した方法
このビデオでは、ティム・ウォルシュ（Siemens）とマリー・テレス・モーザー（ルツェルン応用科学大学）が、ツークのSiemens ス・スマート・インフラストラクチャー・キャンパスのパイロットラボで、Project PEARLの技術的セットアップの内部を詳しく説明しています。
煙やレーザーによる気流の追跡から、回復時間の測定やユーザーの快適性分析まで、この10分間のセッションでは、実験室の換気システムのパフォーマンスを評価するためにどれほど複雑で高精度のデータが収集されているかが明らかになります。
結果をのぞいてみましょう：ラボの実際のパフォーマンス条件を反映した本物のデータ
PEARLが独自にテストした結果、実験室の換気システムによって性能に大きなばらつきがあることが明らかになり、実験室の専門家には、実際の運用シナリオを反映したフィルタリングされていないデータが提供されます。PEARL Projectが得た注目すべきデータと結果をいくつか紹介します。
31%
31% 優れたローカルエアチェンジレート
気流速度が遅いにもかかわらず、Smart Lab Ecosystem システムのHL-X-VENT™ システムは、局所的な平均空気交換率が 31% 向上しました。これは、安全性と汚染物質管理に過剰な空気の流れを必要としないことを証明しています。
300
300 w/m2-マスターズの極端な熱負荷変動
ほとんどのシステムは180 W/m²を超えると問題ありませんが、テストの結果、HL-X-VENT™ を提供するSmart Lab Ecosystem パートナーは、最大300 W/m²という高い内部負荷の下でもユーザーの快適さを維持することがわかりました。
29%
29% より速い粒子除去
部屋の中央（フュームフードの近く）では、HL-X-VENT™ エア＆ライトチャネルを使用すると、従来の層流入口ディフューザーと比較して粒子除去が29％速くなりました。これは実験室条件にとって重要な安全要素です。
45%
45% 換気効率の向上
換気効率は、特定の部屋の状態に必要な風量を測定します。必要な風量の半分以下しか測定できず、効率が45％向上し、危険なガスや熱の除去に優れていることが実証されました。
次のステップ：PEARLのデジタルツイン
ルツェルン応用科学大学が実施しているProject PEARLは、貴重なデータを豊富に収集しました。このデータは、Siemens 専門家やパートナーと共同で分析され、革新的なプロジェクトやインパクトのあるユースケースの強固な基盤を形成します。
コラボレーションとシミュレーションの力を利用してラボの未来を豊かにする方法：私たちは、単純な幾何学を超えたProject PEARLのデジタルモデルを作成しました。熱と流体力学、粒子の軌跡、安全性と快適性に影響を与える要因をモデル化しました。シミュレーション結果をProject PEARLの実際のデータと比較したところ、その正確さは驚くべきものでした。この機能は変革をもたらします。これにより、建設に1ドルを費やす前に、機器の負荷をシミュレートし、リスク（ヒュームフードの前で直接高い風速が発生するなどのリスク）を評価できます。次世代ラボのデジタルツイン内で、性能、安全性、快適性を最適化するように設計を調整できます。