Toen Bouwkunde nog in het Hoofdgebouw zat, had de faculteit een eigen klimaatkamer. Die was ook gepland in Vertigo, maar bleef achterwege wegens geldgebrek. Daarmee werd een nieuwe klimaatkamer een langgekoesterde wens. Met een collega aan de TU Delft en een aan de Universiteit Twente is Schellen (1984) een van drie promovendi die subsidie kregen van AgentschapNL (voorheen SenterNovem) om onderzoek te doen naar energiebezuiniging en comfort. Voor haar onderzoek was een klimaatkamer noodzakelijk en met de subsidie van AgentschapNL was er geld beschikbaar voor de realisatie van de thermo-fysiologische testkamer, een eenvoudigere klimaatkamer. Aanvankelijk in bescheiden vorm, zodat Schellen in elk geval haar onderzoek kon doen. Daarbij werd ze geholpen door de medewerkers van de unit Building Physics and Systems en door Kropman installatietechniek, die het geheel ontwierpen en bouwden op vloer 2 in Vertigo.

Het principe van deze klimaatkamer van 5.40 bij 3,60 bij 2,70 meter is een zeer goed geïsoleerde koelcel. Aan de binnenzijde zijn aan de wanden panelen van Tripple Solar geplaatst, aluminium panelen die veel gebruikt worden als zonnecollector. Ze blijken door hun vorm en geleiding ook uitstekend geschikt voor een klimaatkamer. Omdat elk paneel apart gekoppeld is aan de verwarmings- en koelbron, kan elke wand een eigen temperatuur krijgen. Hoe nauwkeurig die is, blijkt uit het temperatuurverschil tussen de linker- en rechterkant van de 5.40 meter lange muur: 0,4 graden Celsius, wat erg weinig is. Verder kan de luchttemperatuur exact geregeld worden, evenals de relatieve luchtvochtigheid en de hoeveelheid ventilatie. Daarnaast kunnen twee verschillende type ventilatiesystemen onderzocht worden: meng- en verdringingsventilatie. Er is een infraroodcamera die de warmteverdeling in de ruimte laat zien en sensoren meten de luchtvochtigheid, de temperatuur, luchtsnelheid en turbulentie-intensiteit. Onlangs is ook een 3D-laser-doppler anemometer gekocht die luchtstromen in kaart brengt. Schellen: “Samen maakt het dit tot een unieke meetfaciliteit, ook in Europa.”

Het onderzoek van Schellen (1984) betreft ‘Het effect van niet-uniforme en transiënte (veranderend in de tijd, red.) omgevingscondities op het thermisch comfort en fysiologie van mensen’. Haar onderzoek richt zich vooral op laag-exergetische verwarmings- en koelingsystemen. Exergie is de maximale hoeveelheid arbeid die (theoretisch) uit een grondstof gewonnen kan worden bij het in evenwicht brengen met de omgeving. Een cv-ketel bijvoorbeeld heeft een hoog exergieverlies omdat de warmte bij een groot temperatuurverschil wordt overgedragen: van de zeer hete gasvlam op het relatief koude verwarmingswater. In de gebouwde omgeving kan exergie ingezet worden om de kwaliteit van de energie te beoordelen. Schellen kijkt dus naar efficiëntie én naar de gevolgen voor het welbevinden van mensen. Schellen: “Modellen die nu vaak toegepast worden om thermisch comfort te voorspellen, zijn niet toepasbaar in niet-uniforme omgevingscondities. Bij niet-uniforme ruimtes, bijvoorbeeld een lage-temperatuur-vloerverwarming in combinatie met veel grote ramen, gelden andere regels dan in standaardruimten.”

Schellen vervolgt: “Als het ergens 21 graden moet zijn, is het onzin om het water eerst te verwarmen tot 60 graden om het dan weer af te koelen tot 21 graden. Dat kan efficiënter. Echter, door toepassing van een laag-temperatuur-verwarmingssysteem in combinatie met natuurlijke ventilatie, kunnen luchtstromingen met een lage temperatuur en relatief grote luchtsnelheid in de leefzone terechtkomen. Wie een normale lichaamstemperatuur heeft, maar lang stilzit, krijgt in zo’n ruimte toch koude handen of voeten door deze luchtstromingen, ook al is de ruimtetemperatuur 21 graden. En dan voelt je hele lichaam koud aan. Juist met dat soort aspecten gaat mijn methode rekening houden.”

Voor de metingen moet de temperatuur op diverse manieren worden opgenomen bij proefpersonen. Omdat de vakgroep Humane Biologie van de Universiteit Maastricht hier uitgebreid ervaring mee heeft, wordt hiermee samengewerkt. Dan blijkt meteen hoe nauwkeurig de metingen zelf en de klimaatkamer moeten zijn. Schellen: “Het scheelt bijvoorbeeld al of het om oudere of jongere proefpersonen gaat. Tijdens de metingen zullen de huidtemperaturen en kerntemperatuur van de proefpersonen gemeten worden. De kerntemperatuur meten we door de mensen een pilletje te laten slikken met een sensor erin, die in de maag zijn gegevens doorgeeft aan een logger. Het is belangrijk dat dit heel nauwkeurig gebeurt. De lichaamstemperatuur van de mens ligt gemiddeld rond de 37 graden. De kerntemperatuur kan bij koorts oplopen tot wel 41 graden. Onder de 35 graden spreken we van onderkoeling (hypothermie). Dus 1 graad verschil -alleen door het meten veroorzaakt- kan een heel andere uitslag betekenen.”

De klimaatkamer is het eerste half jaar gereserveerd voor het onderzoek van Schellen, die eind 2011 hoopt te promoveren. Tegen die tijd, zo is de verwachting, zal de klimaatkamer snel overboekt zijn. Schellen: “Als mensen weten dat deze mogelijkheid er is, zullen ze hun onderzoek zeker aanpassen. Mogelijkheden voor verder onderzoek zijn er genoeg: materialenonderzoek, persoonlijke klimaatvoorziening (waarbij iemands persoonlijke klimaatwensen -letterlijk- uit de computer komen met bijvoorbeeld een fris briesje, red.), isolatievoorzieningen en aanverwante zaken.”

Maar er loopt ook al onderzoek naar de gevolgen op langere termijn van klimaatvoorzieningen in een museum voor de kunstwerken, die tegen een niet-geïsoleerde muur hangen. Dat is vaak het geval in oude, monumentale, gebouwen, waarin veel musea gehuisvest zijn. Omdat de klimaatkamer erg flexibel is, kan er ook onderzoek met verlichting gedaan worden, zoals ‘welke invloed heeft een bepaalde kleurtemperatuur op iemands warmtebeleving?’. En intussen denken de medewerkers van de unit Building Physics and Systems al aan een volgende project: het bouwen van een windtunnel. (GV)/.