Using smart-wifi thermostat data to improve prediction of residential energy consumption and estimation of savings
Journal Article

Energy savings based upon use of smart WiFi thermostats ranging from 10 to 15% have been documented, as new features such as geofencing have been added. Here, a new benefit of smart WiFi thermostats is identified and investigated; namely, as a tool to improve the estimation accuracy of residential energy consumption and, as a result, estimation of energy savings from energy system upgrades, when only monthly energy consumption is metered. This is made possible from the higher sampling frequency of smart WiFi thermostats. In this study, collected smart WiFi data are combined with outdoor temperature data and known residential geometrical and energy characteristics. Most importantly, unique power spectra are developed for over 100 individual residences from the measured thermostat indoor temperature in each and used as a predictor in the training of a singular machine learning models to predict consumption in any residence. The best model yielded a percentage mean absolute error (MAE) for monthly gas consumption ±8.6%. Applied to two residences to which attic insulation was added, the resolvable energy savings percentage is shown to be approximately 5% for any residence, representing an improvement in the ASHRAE recommended approach for estimating savings from whole-building energy consumption that is deemed incapable at best of resolving savings less than 10% of total consumption. The approach posited thus offers value to utility-wide energy savings measurement and verification.

Abdulrahman Alanezi, Kevin P. Hallinan, Rodwan Elhashmi, (01-2021), Energies: MDPI, 14 (1),

The Impact of Design Space on the Accuracy of Predictive Models in Predicting Chiller Demand Using Short-Term Data
Journal Article

Predicting cooling load is essential for many applications such as diagnosing the health of existing chillers, providing better control functionality, and minimizing peak loads. In this study, short-term chiller and total building demand are acquired for five different commercial buildings in the Midwest USA. Four different machine learning models are then used to predict the chiller demand using the total building demand, outdoor weather data, and day/time information. Two data collection scenarios are considered. The first relies upon use of multiple weeks of data collection that includes very warm periods and season transitional periods where the outdoor temperature ranged from very warm to cool conditions in order to envelope all cooling season weather conditions. The second scenario employs use of contiguous data for a several weeks during only the warmest period of the year. The results show that using two or more separate time periods to envelope most of the weather data yields a much more accurate model in comparison to use of data for only one time period. These research findings have importance to energy service companies which often do short term audits (measurements) in order to estimate potential savings from chiller system upgrades (controls or otherwise).

Rodwan Elhashmi, Kevin P Hallinan, Salahaldin Alshatshati, (01-2021), Journal of Energy & Technology (JET): Journal of Energy & Technology (JET), 1 (1), 24-34

NATIRT – Model of the Loss of Flow Transient for Tajoura Research Reactor with LEU Fuel
Journal Article

Design parameters are presented for Tajoura reactor core utilizing the new fuel assemblies with low enriched uranium (LEU, using IRT-4M fuel assemblies) in the steady state safety operational parameters and Loss of Flow transient mathematical models (NATIRT - computer program. The calculated results of the model are presented in the cases of forced convection steady state, transient during emergency tank filling and natural convection after emergency tank filling modes at different reactor core thermal power level. The results of NATIRT for all cases of flow were in good agreement with the PARET and PLTEMP computer programs.

Hmza Ashur Milad Mohamed, (01-2021), USA: IJSRED, 4 (5), 1-9

Design & Simulation of Voice QoS Performance in Data Network Congestion for M/D/1 Queuing Model
Journal Article

Voice in IP networks is transmitted as packets over IP (VoIP), the voice signals are converted to IP packets after beingdigitized and compressed for transmission. However, some packets can be missed in their way to the receiving side, due to network congestion. The loss of these packets degrades the speech quality in the listener side at VoIP system transmission. Since voice is transmitted is real time, the receiver cannot request a retransmission for any lost packets. Voice and data multiplexing in VoIP network always face problems when huge TCP traffic is transmitted resulting the voice packet to be stuck in the network during congestion. Therefore, VoIP packets will be delayed. Since delay and loss are the main parameters that affect the quality of a voice signal in a VoIP network.

This paper presents a design and a simulation study of voice and data integration in a VoIP network and analyses which scenario will suite the best performance for voice packets in traffic congestion to have a high voice quality rating when using a single data TCP source and a multiple TCP sources when multiplexed with a UDP voice source. This is accomplished by using NS-2 network simulator (version 2), and M/D/1 queue type with various queuing systems such as First in First out (FIFO), Fair queue (FQ) and Deficit Round Robin (DRR), which represent the technique mechanism to serve voice and data packets in a queueing system. Then loss and delay are measured for each scenario to determine the quality of voice.


Mohamed Abdalla Mohamed Alkelsh, (01-2021), Albahit Journal of Applied Sciences Published by College of Technical Sciences - Bani Walid: مجلة الباحث للعلوم التطبيقية, 2 (1), 37-45

أنظمة السلامة والصحة المهنية ودورها في مكافحة جائحة كورونا في مجال التعليم العالي
مقال في مؤتمر علمي

ملخص: تهدف هذه الدراسة إلى التعرف على فيروسكورونا المسمى 19-Covied وتأثيره على عالم العمل لا سيما في قطاع التعليم وتناولت الدراسة 

دور إدارة السلامة والصحة المهنية في مواجهة هذا الوباء في التعليم العالي وتأثيره علي سير العمل والدراسة وبينت ضرورة وجود ادارة خاصة بالسلامة والصحة المهنية وخاصة في مثل هذه الظروف من حيث تقدير وتقييم المخاطر في الجامعات أو المدراس أسوة بالجامعات في العالم.

في هذه الدراسة تم ايضاح ما هي التدابير المطلوبة بعد ذلك إذاكان الخطر في العمل أعلى من الخطر العام على الحياة.كما تم اتخاذ جامعة الزاوية في ليبيا مثالاً لهذه الدراسة وعرض ما قامت به الجامعة من إجراءات وقائية.

استندت هذه الدراسة إلى بحوث على شبكة الإنترنت وشبكات التواصل الاجتماعي والأوراق العلمية الوطنية والدولية ووسائط الإعلام العامة و الخاصة وقد تم إجراء بحث شامل لتتبع جميع المقالات والمساهمات المنشورة في الفترة من ديسمبر 2019 إلى أغسطس 2020.

لقد وجب اتخاذ تدابير لحماية العاملين والطلبة في قطاع التعليم العالي وقد أظهرت المخاطر الكبيرة التي يتعرض لهاكل فرد جراء هذا الوباء أن مسؤولية الحفاظ على صحة جيدة هي مسؤولية فردية وجماعية و يجب فهم هذه المسؤوليات وترجمتها إلى أفعال وتنفيذها في العمل.

أوصت الدراسة بضرورة انشاء ادارة خاصة بالسلامة والصحة المهنية في الجامعات الليبية بحيث ينوط بها إدارة هذه الازمة وتنفيد وإتباع إجراءات الصحة والسلامة والإجراءات الوقائية اللازمة.

الكلمات المفتاح: كورونا، جامعات، السلامة، إدارة، وقائية 

عبدالقادر الرابطي، طارق المهدى جديدو، (12-2020)، مؤتمر جائحة كورونا: التداعيات وسبل المواجهة: جامعة بنغازي- ليبيا، -1-8

دراسة تأتير بودرة حجر البازلت على خواص الخرسانة
مقال في مؤتمر علمي

تعتبر الإضافات الخرسانية من العلوم المهمة في مجال هندسة التشييد والبناء، ومن المعروف أن من أحد مميزات الإضافات الزيادة النسبية للعمر الوظيفي للمنشآت الخرسانية بشكل عام ، ولقد سعى الإختصاصيون في قطاع التشييد في معظم الدول للوصول إلى طرق إستثمار مثلى للموارد الطبيعية، مع التطور التقني الهائل في شتى المجالات، و في هذا البحث حاولنا توجيه الأنظار إلى ضرورة الاستفادة من الموارد الطبيعية ومحاولة إستثمارها بالشكل الأمثل، نظرا للإمكانيات والمزايا العديدة التي تقدمها سواء الإقتصادية أو البيئية.

هذه الدراسة تتناول مدى إستخدام إضافة مادة حجر البازلت الذي تم طحنه لإخراجه على هيئة بودرة ناعمة بدرجة نعومة الاسمنت أو أقل بقليل ، حيث إن إعادة الإستخدام لمثل هذه المصادر لا تساعد على حفاظ الموارد الطبيعية فحسب، و أيضا في مدى الإستفادة منها في إستبدال نسبة المواد الأولية المستخدمة في الخرسانة الإسمنتية البورتلاندية العادية. أي استبدل البازلت المطحون على شكل بودرة إلى ما يصل نسبته 15% من نسبة الاسمنت ومقارنة النتائج بالخلطة المرجعية بدون إضافات، حيث تم تقييم هذه البدائل على خصائص خليط الخرسانة العادية بإجراء عدد من الاختبارات المعملية والتي تشمل قابلية التشغيل، نسبة الامتصاص، قوة الضغط ، قوة الشد غير المباشر (الانشطار) وتأثير درجة الحرارة وللوصول لنتائج مجدية و مدى الاستفادة من هذا النوع من النفايات وإمكانية إعادة استخدامها بنجاح كبديل جزئي للإسمنت في الخلطات الخرسانية و ذلك لقلة تكلفتها مقارنة بالاسمنت .

و يوجز البحث أنه كلما زادت نسبة الإحلال حتى 15% زادت مقاومة الضغط قبل وبعد تعرضها لدرجة حرارة تصل 100 درجة مئوية، وكذلك أعلى مقاومة شد غير مباشر وأقل نسبة إمتصاص للماء.

الكلمـــات المفتاحية : الإضافات الخرسانية, بودرة حجر البازلت , الخرسانة العادية , مقاومة الضغط .

خالد محمد عمرو أمحمد، (12-2020)، جامعة النجم الساطع - المؤتمر الدولي السادس - حالة الخريطة: جامعة النجم الساطع، 1-10

دراسة تأتير ألیا ف البو لي برو بلین و الأ لیا ف الزجاجية على الخو ا ص اللدنة و الصلدة للخرسانة داتية الدمك
مقال في مؤتمر علمي

الملخص :

( Self-Compacting Concret)e م ن الم تع ارف ع لیھ في مج ال تقنیة الخرس انة أن الخرس انة ذ اتیة الدمك

ال مح تو یة ع لى الأ لیاف ھي أ حد ى تط بیقا ت المش ار یع ال حدیثة المدنیة المخ تلفة و الم تنوع ة .

ولاھدف ا لأس اسي في ھ ذ ا البحث ھو إ ض افة بعض الم ودا المض افة لتحس ین بعض خ وا ص الخرس انة ذ اتیة الدمك باع تبارھ ا

تستعمل بك ثر ة في تنفیذ المش ار یع ، وخ ا ص ة الم باني الح دیثة التي تكون بھ ا ك ثافة تسلیح ع الیة و تكون علایة ا لار تفاع ،

وجیب ا لإش ار ة إل ى أن ھ نا ك ع دة أنو ا ع من ا لأ لیا ف م ثل ا لأ لیا ف الح دیدیة و ا لأ لیا ف الزج اج یة و ألیا ف الكر بون .

، % 0.2 5 ، % ف يھ ذ ا البحث ثم در اس ة إ ض افة ألیا ف البو ل ي برو بلین و ا لأ لیا ف الزج اج یة إل ى الخرس انة و بنسب 0

1 % 0.7 ، % من حج م الخرس انة ح ی ث أجر ی ت ع دة اخ تبار ا ت ع ل ى الخرس انة ال طر یة و ال ص لدة ، م نھ ا اخ تبار ،5 % 0.50

حسا ب م قاومة ال ض غط و الش د .

و تبین النتائج بأنھ ع ند إ ض افة م ادة ا لأ لیا ف تبد أ م قاومة ال ض غط في النقص ان ح ی ث ك ان ت أع ل ى م قاومة ض غط في ح دود 51

3 نوی تن / مم 2 عند نس بة ألیا ف 1.0 % ، بینم ا م قاومة نوی تن / مم 2 عند نس بة ألیا ف 0 % ، و أقل م قاومة ك ان ت ع ند3

ال شد تتناسب طردیا مع الأ لیاف ح یث ك انت أقل م قاومة شد بدون ألیاف ع ند 3.16 نوی تن / مم 2 بی منا أع لى قیمة ع ند 3.72

. نوی تن /مم

خالد محمد عمرو أمحمد، (12-2020)، جامعة المرقب: Third Conference for Engineering Sciences and Technology، 1-9

Hybrid CHP/Geothermal Borehole System for Multi-Family Building in Heating Dominated Climates
Journal Article

Abstract: A conventional ground-coupled heat pump (GCHP) can be used to supplement heat

rejection or extraction, creating a hybrid system that is cost-e ective for certainly unbalanced climes.

This research explores the possibility for a hybrid GCHP to use excess heat from a combined heat

power (CHP) unit of natural gas in a heating-dominated environment for smart cities. A design for

a multi-family residential building is considered, with a CHP sized to meet the average electrical

load of the building. The constant electric output of the CHP is used directly, stored for later use in a

battery, or sold back to the grid. Part of the thermal output provides the building with hot water,

and the rest is channeled into the GCHP borehole array to support the building’s large heating needs.

Consumption and weather data are used to predict hourly loads over a year for a specific multi-family

residence. Simulations of the energies exchanged between system components are performed, and a

cost model is minimized over CHP size, battery storage capacity, number of boreholes, and depth of

the borehole. Results indicate a greater cost advantage for the design in a severely heated (Canada)

climate than in a moderately imbalanced (Ohio) climate.

Saeed Alqaed, Jawed Mustafa, Kevin P. Hallinan, Rodwan Elhashmi, (09-2020), Sustainability: MDPI, 12 (18),

Mie MODEL OF RADIATION HEAT TRANSFERIN ISOTHERMAL SPHERICAL MEDIUM
Journal Article

In certain extremely low probability, severe accident scenarios which have been postulated for liquid metal cooled fast reactors,large bubble cavities containing fuel vapor and fission products transit a layer of coolant and release this material to the cover gas thereby presenting a contribution to an accident-specific source term [5].Mie model in radiation heat transfer has been investigated to analysis and interpret the experiments that conducted during 1980's for oxide UO 2 fueled reactors in Fuel Aerosol Simulant Test (FAST) facility at Oak Ridge National Laboratory (ORNL).These analyses are applied to estimate the bubble collapse of Liquid Metal reactors (LMR's) during a hypothetical core disruptive accident (HCDA).InMie scattering model the particle size was 0.07 µm [6]. The scattering coefficient of UO 2 particles (σ = 1.24 m-1), was calculated by using Mie theory,at the same number of stable nuclei's N (2.9 E15 nuclei/m 3) that resulted from theabsorbed coefficientk = 0.082 m-1 [7].P 1 approximation method was used to solve the radiative heat transfer equation (RTE) in spherical coordinates of participating medium confined between the two concentric spheres.The surfaces of the spheres are assumed to be gray, diffusely emitting and diffusely reflecting boundaries, and an isothermal boundary conditions were assumed at these surfaces.Marsak's boundary condition was to computed, the net radiative heat flux q(τ), and the incident radiation G(τ), to analyze and interpret the CVD experiments data that were conducted in the FAST facility at ORNL [8] and Fast Flux Test Facility reactor (FFTF) in Argonne National Laboratory ANL.The conclude that extracted from this study is greater margin of safety when the bubble rising time is greater than the bubble collapse time since the bubble collapses (UO 2 condenses) before it can reach the top of the vessel therefore there is less chance of release of aerosol as in Oak Ridge National Laboratory (ORNL) FAST experiments and Argonne National Laboratory (FFTF) reactor.






Hmza Ashur Milad Mohamed, (09-2020), USA: IJSRED, 3 (5), 402-420

Rayleigh Model of Radiation Heat Transfer in Spherical Medium
Journal Article

In certain extremely low probability, severe accident scenarios which have been postulated for liquid metal cooled fast reactors, large bubble cavities containing fuel vapor and fission products transit a layer of coolant and release this material to the cover gas thereby presenting a contribution to an accident-specific source term [5]. Rayleigh model in radiation heat transfer has been investigated to analysis and interpret the experiments that conducted during 1980's for oxide UO 2 fueled reactors in Fuel Aerosol Simulant Test (FAST) facility at Oak Ridge National Laboratory (ORNL).These analyses are applied to estimate the bubble collapse of Liquid Metal reactors (LMR's) during a hypothetical core disruptive accident (HCDA). In Rayleigh non-scattering model the particle size was 0.01 µm [6],and according to Mie theory principle, the absorption coefficient for small particle-size distribution was estimated (k = 10 m-1 was used) from reference [7] at complex refractive index of UO 2 at λ = 600 µm and x = 0.0785.A MATLAB code was used to solvethe radiative heat equation (RTE) in spherical coordinates. The mixture is in local thermodynamic equilibrium inside the bubble which has a black body surface boundary.The mixture in the cavity contains three components: the non-condensable gas Xenon, Uranium dioxide vapor, and fog.To simulate fuel bubble's geometry as realistically as possible, according to experimental observation, the energy equation in a spherical coordinate system has been solved with the radiative flux heat transfer equation (RTE) to obtain the effect of fuel bubble's geometry on the transient radiative heat flux and to predict the transient temperature distribution in the participating medium during a hypothetical core disruptive accident (HCDA) for liquid metal fast breeding reactor (LMFBR) for FAST. The transient temperature distribution in fog region was utilized to predict the amount of condensable UO 2 vapor = − ! " ! #. The conclusion that can be drawn from the present study, is that the Fuel Aerosol Simulant Test (FAST) facility at Oak Ridge National Laboratory has a larger margin of safety since the bubble rising time is greater than the bubble collapse time.

Hmza Ashur Milad Mohamed, (09-2020), USA: IJSRED, 3 (5), 421-437

© All rights reserved to University of Gharyan