یکی از چالشهای مهم در بهینهسازی مصرف انرژی ساختمانها، تشخیص دقیق میزان عبور گرما از اجزای مختلف سازه است. عایقکاری نامناسب، فرسودگی مصالح یا وجود نقاط ضعف حرارتی در دیوارها و سقفها میتواند به افزایش اتلاف انرژی و بالا رفتن هزینه گرمایش و سرمایش منجر شود. برای ارزیابی این وضعیت، گاهی از محاسبات نظری و مدلهای شبیهسازی استفاده میشود؛ اما شرایط واقعی ساختمان، از جمله رطوبت، نحوه اجرای عایق و تفاوت دمای داخل و خارج، ممکن است بر عملکرد حرارتی آن اثر بگذارد. حسگرهای جدید پلتیر با هدف اندازهگیری مستقیم این عملکرد در شرایط واقعی طراحی شدهاند.
شار حرارتی معیاری برای توصیف میزان انتقال گرما از واحد سطح در واحد زمان است. اندازهگیری این کمیت میتواند به متخصصان کمک کند مشخص کنند گرما با چه شدتی از یک دیوار، سقف یا کف عبور میکند. در کنار اندازهگیری شار حرارتی و ثبت اختلاف دمای دو طرف یک جزء ساختمانی، میتوان مقدار عبوردهی حرارتی یا ضریب انتقال حرارت آن را نیز برآورد کرد. این ضریب که با نماد U-value شناخته میشود، بیانگر میزان انتقال گرما از واحد سطح یک سازه در برابر اختلاف دمای مشخص است. هرچه مقدار آن کمتر باشد، معمولاً عملکرد عایقکاری حرارتی بهتر است.
بر اساس اطلاعات منتشرشده، حسگرهای پلتیر برای ثبت عملکرد حرارتی در محل نصب طراحی شدهاند و میتوانند جایگزینی برای اتکای صرف به محاسبات نظری در برخی ارزیابیهای مربوط به بهسازی انرژی ساختمان باشند. اندازهگیری در محل این امکان را فراهم میکند که عملکرد واقعی اجزای ساختمان در شرایط بهرهبرداری بررسی شود. چنین دادههایی میتوانند در ارزیابی کیفیت عایقکاری، مقایسه عملکرد بخشهای مختلف ساختمان و بررسی نتایج پروژههای بازسازی با هدف کاهش مصرف انرژی کاربرد داشته باشند. بااینحال، دقت نهایی اندازهگیری به عواملی مانند محل نصب حسگر، شرایط محیطی، مدت ثبت دادهها و روش محاسبه ضریب انتقال حرارت وابسته است.
نکته مهم در این محصول، استفاده از ماده گرافنی پیورگراف است که شرکت فرست گرافن آن را برای کاربردهای صنعتی عرضه میکند. گرافن به دلیل ساختار اتمی ویژه و خواص الکتریکی، حرارتی و مکانیکی خود، در توسعه حسگرها و مواد پیشرفته مورد توجه قرار گرفته است. در فناوری پلتیر، این ماده در ساخت حسگرهای چاپی به کار رفته است. بااینحال، اطلاعات منتشرشده جزئیات کاملی درباره ساختار حسگر، سازوکار دقیق تبدیل تغییرات حرارتی به سیگنال قابلاندازهگیری یا میزان بهبود عملکرد ناشی از افزودن گرافن ارائه نمیکند؛ بنابراین نمیتوان صرفاً بر اساس حضور گرافن، درباره برتری عددی این حسگرها نسبت به نمونههای متداول قضاوت کرد.
توافقنامه جدید برای مدت ۳۶ ماه تنظیم شده است و چارچوبی برای گسترش همکاری تجاری دو شرکت فراهم میکند. بر اساس این توافق، گروه وکتور مشتریان صنعتی بالقوه را به شرکت فرست گرافن معرفی خواهد کرد. تأمین ماده پیورگراف نیز از طریق سفارشهای خرید تجاری جداگانه انجام میشود. به این ترتیب، توافقنامه ضمن گسترش دسترسی فرست گرافن به مشتریان بازار حسگرهای شار حرارتی، ارتباط پیشین دو شرکت را در حوزه مواد پیشرفته، تولید و محیط ساختهشده توسعه میدهد.
کاربرد این فناوری به ساختمانها محدود نمیشود. به گفته فرست گرافن، فناوری پایه اندازهگیری شار حرارتی میتواند در حوزههای دیگری مانند پایش فرایندهای صنعتی، سامانههای گرمایش، تهویه و تهویه مطبوع (HVAC)، هواشناسی، مدیریت حرارتی خودروها، صنایع هوافضا و آزمایشگاههای پژوهشی نیز مورد استفاده قرار گیرد. در محیطهای صنعتی، اندازهگیری انتقال گرما میتواند برای بررسی عملکرد تجهیزات، پایش شرایط فرایند و شناسایی تغییرات ناخواسته حرارتی مفید باشد. در خودروها و سامانههای هوافضایی نیز کنترل و مدیریت حرارت از عوامل مهم در عملکرد و ایمنی تجهیزات به شمار میرود؛ هرچند استفاده از حسگرهای پلتیر در این حوزهها به ارزیابی فنی و سازگاری با نیازهای اختصاصی هر کاربرد وابسته است.
مایکل بل (Michael Bell)، مدیرعامل و مدیر اجرایی فرست گرافن، عرضه پلتیر را نمونهای از هدف این شرکت در همکاری با شرکای تجاری توصیف کرده است. به گفته او، استفاده از ویژگیهای گرافن برای حل یک مسئله واقعی صنعتی میتواند به توسعه محصولی منجر شود که قابلیت تولید در مقیاس بالا و پذیرش تجاری را داشته باشد. این رویکرد بر تبدیل مواد پیشرفته از مرحله توسعه و آزمایش به محصولاتی متمرکز است که نیاز مشخصی را در بازار پاسخ میدهند.
با وجود این، موفقیت تجاری حسگرهای جدید به عواملی فراتر از معرفی محصول وابسته خواهد بود؛ از جمله دقت و تکرارپذیری اندازهگیری، دوام حسگر در شرایط مختلف محیطی، سهولت نصب، هزینه نهایی و میزان استقبال مشتریان صنعتی. همچنین، برای ارزیابی اثر این فناوری بر مصرف انرژی ساختمانها باید مشخص شود دادههای اندازهگیریشده تا چه اندازه به تصمیمهای مؤثر در عایقکاری و بازسازی منجر میشوند.
توافق سهساله فرست گرافن و وکتور و عرضه حسگرهای پلتیر، نمونهای از تلاش برای ورود مواد گرافنی به ابزارهای اندازهگیری و پایش صنعتی است. اهمیت این رویکرد در آن است که ارزش تجاری گرافن نهفقط از طریق تولید ماده اولیه، بلکه با ادغام آن در محصولاتی سنجیده میشود که بتوانند اندازهگیری دقیقتر یا تصمیمگیری بهتر را در یک کاربرد مشخص امکانپذیر کنند. در این مورد، بازار ساختمان و بهینهسازی انرژی یکی از نخستین زمینههای هدف است؛ بازاری که موفقیت فناوری در آن به عملکرد واقعی حسگرها و اثبات ارزش اقتصادی آنها در پروژههای عملی وابسته خواهد بود.