Includes a title page in Arabic

Thesis (Ph.D.)
Doctoral Egypt - Japan University of Science and Technology (E-JUST) - School of Energy Resources , Environment , Chemical and Petrochemical Engineering (EECE) - Energy Resources Engineering Department 2024

Includes bibliographical references

Nowadays, conventional air conditioning may be inappropriate for all applications due to its noise from moving parts and the use of chlorofluorocarbons that harm the environment In this thesis, a novel design of a thermo-electric air conditioning system (TEC) is proposed to replace the conventional air conditioning system in electric vehicles and buildings A test rig is made to study the performance of a thermoelectric cooling system The effect of airflow rate over the heat sink, the input current, and the number of thermoelectric modules is investigated It is found that increasing the hot air flow rate enhances the cooling capacity, while there is an optimum current value that gives the highest cooling capacity The number of TEC modules affects the cooling system performance The thermoelectric cooling system is coupled with a photovoltaic (PV) panel in the electric vehicle This designed system replaces the vehicle roof and consists of a sandwich of the PV outside the vehicle and TEC inside, with a heat sink system integrated between them The air temperature variation in the cabin during the day is predicted by solving a complete mathematical transient thermal model of the whole system before and after mounting the cooling system The limitation of using the TEC system in any application is its lower performance So, in this work, the forced air from moving the vehicle is exploited to improve the TEC and PV system performance. The cooling system performance is investigated for different cases during the day with and without including the PV output power and the state of the vehicle in parking or moving Also, the performance of the system is investigated without mounting the PV panel The results indicate that the number of used TEC modules impacts the system performance for each scenario. Coupling the PV panel with the TEC system reduces the daily required energy from batteries by about 19% Driving the TEC system during parking from 8 to 10 am decreases the cabin air temperature from 47.5 to 34°C while the input power declines by about 45%, which reduces the interior temperature to 25°C in 10 minutes (transition time) The contribution of the PV panel based on the studied conditions can increase the range of the vehicle by 10.4 km/day and about 160kWh/year energy saving

في الوقت الحاضر، تكييف الهواء التقليدي غير مناسب لجميع التطبيقات بسبب الضوضاء الناتج من أجزاء المتحركة واستخدام مركبات الكلور فلوروكربون التي تضر بالبيئة في هذه الرسالة، ثم اقتراح تصميم جديد لنظام تكييف الهواء الكهرو حرارى ليحل محل نظام تكييف الهواء التقليدي في المركبات الكهربائية والمباني تم تصميم جهاز اختبار لدراسة أداء نظام التبريد الكهرو حراري. تم دراسة تأثير معدل تدفق الهواء على المشتت الحراري ومعدل التيار الكهربي وعدد الوحدات الكهروحرارية. وجد أن زيادة معدل تدفق الهواء الساخن يحسن من سعة التبريد، في حين توجد قيمة تيار مثالية تعطي أعلى سعة تبريد بينما عدد الوحدات الكهروحرارية لها تأثير على أداء نظام التبريد تم دمج نظام التبريد الحراري الكهربائي بلوح كهروضوئي (PV) في السيارة الكهربائية يحل هذا النظام المصمم محل سقف السيارة ويتكون من لوح كهروضوئي خارج السيارة و TEC بالداخل، مع نظام تصريف حراري متكامل بينهما يتم حساب تغير درجة حرارة الهواء في الكابينة أثناء النهار من خلال حل نموذج حراري رياضي كامل للنظام بأكمله قبل وبعد تركيب نظام التبريد لحل مشكلة انخفاض معامل الاداء لنظام ال TEC ، يتم استغلال الهواء القسري الناتج من حركة السيارة لتحسين أداء النظام و PV ثم دراسة أداء نظام التبريد لحالات مختلفة أثناء النهار مع وبدون الاخذ في الاعتبار الطاقة المتولدة من ال PV وحالة السيارة في وضع الانتظار أو الحركة كما تم دراسة أداء النظام دون تركيب لوحة PV تشير النتائج إلى أن عدد وحدات TEC المستخدمة يؤثر على أداء النظام لكل سيناريو يؤدي ربط لوحة PV بنظام TEC إلى تقليل الطاقة اليومية المطلوبة من البطاريات بنحو 19 يؤدي تشغيل نظام TEC أثناء ركن السيارة من الساعة 8 إلى 10 صباحًا إلى خفض درجة حرارة هواء الكابينة من 47.5 إلى 34 درجة مئوية بينما تنخفض الطاقة الكهربائية المطلوبة بنحو 45%، مما يقلل من درجة الحرارة الداخلية إلى 25 درجة مئوية في 10 دقائق وقت الانتقال يمكن أن تؤدي مساهمة اللوحة الكهروضوئية بناءً على الظروف المدروسة إلى زيادة مدى السيارة بمقدار 10.4 كم / يوميا كما يؤدي الى توفير حوالي 160 كيلو واط ساعة / سنة من الطاقة

Issued also as a digital file (for more information please check our Digital Repository)

AnD ACM