<!DOCTYPE HTML PUBLIC "-//W3C//DTD HTML 4.0 Transitional//EN">
<HTML><HEAD>
<META http-equiv=Content-Type content="text/html; charset=iso-8859-1">
<META content="MSHTML 6.00.2800.1276" name=GENERATOR>
<STYLE></STYLE>
</HEAD>
<BODY bgColor=#ffffff>
<DIV><FONT face=Arial size=2>The house is not instrumented, so all performance 
monitoring is by direct observation and utility bills (I work at home, so I can 
watch it closely).  However, I would be happy to volunteer this house for 
such a study.....</FONT></DIV>
<DIV><FONT face=Arial size=2></FONT> </DIV>
<DIV><FONT face=Arial size=2>Other noteworthy features:</FONT></DIV>
<DIV><FONT face=Arial size=2>1)  The underslab hot water lines are all 
insulated.  This allows one to draw water in a kitchen or bathroom, and 
then draw water again 5-10 minutes later and still have it hot.  That's 
especially convenient when cooking and cleaning up, and ensures that each 
dishwasher draw is hot.  As a result, the water heater temperature can be 
lowered.</FONT></DIV>
<DIV><FONT face=Arial size=2></FONT> </DIV>
<DIV><FONT face=Arial size=2>2)  All lights that can utilize the 110V 
screw-in solid-state fluorescents are retrofitted with them.  Approximately 
30 can lights use the 15W fluorescents.  They work beautifully, once 
you get used to the 1 minute warm-up.  Other ceiling fixtures use the 13W 
corkscrew type bulb.  It's nice not constantly reminding the kids to turn 
off the lights.  The biggest problem is educating the rest of the family 
about the lights.  They keep turning off the brighter fluorescent fixtures, 
and turning on some of the dimmer decorative incandescent 
fixtures; thinking they are saving energy.</FONT></DIV>
<BLOCKQUOTE dir=ltr 
style="PADDING-RIGHT: 0px; PADDING-LEFT: 5px; MARGIN-LEFT: 5px; BORDER-LEFT: #000000 2px solid; MARGIN-RIGHT: 0px">
  <DIV style="FONT: 10pt arial">----- Original Message ----- </DIV>
  <DIV 
  style="BACKGROUND: #e4e4e4; FONT: 10pt arial; font-color: black"><B>From:</B> 
  <A title=YJHuang@lbl.gov href="mailto:YJHuang@lbl.gov">Joe Huang</A> </DIV>
  <DIV style="FONT: 10pt arial"><B>To:</B> <A title=steve.gates@doe2.com 
  href="mailto:stvgates@pacbell.net">stvgates@pacbell.net</A> </DIV>
  <DIV style="FONT: 10pt arial"><B>Cc:</B> <A title=BLDG-SIM@gard.com 
  href="mailto:BLDG-SIM@gard.com">BLDG-SIM@gard.com</A> </DIV>
  <DIV style="FONT: 10pt arial"><B>Sent:</B> Wednesday, December 03, 2003 4:45 
  PM</DIV>
  <DIV style="FONT: 10pt arial"><B>Subject:</B> Re: [BLDG-SIM] Increased R value 
  Credit for Concrete and Themal Massing</DIV>
  <DIV><BR></DIV>
  <DIV><FONT face=Arial size=2>Steve,</FONT></DIV>
  <DIV><FONT face=Arial size=2></FONT> </DIV>
  <DIV><FONT face=Arial size=2>Are you monitoring the indoor and outdoor 
  temperatures at your new house ?  I would be interested to see if 
  these corroborate what one would get modeling the house with a simulation 
  program.  When I did some analysis for a CIEE project about 8 years ago 
  to design a house for California transition climates that would not require 
  air-conditioning, the analysis showed modest improvements in peak indoor 
  temperatures with increased insulation beyond Title-24 requirements (which are 
  R-19 wall, R-38 ceiling, U-0.65/0.40SHGC windows in your area anyway), but 
  dramatic drops as the amount of thermal mass is increased.  Since we're 
  in earthquake country, I did not consider masonry walls, but rather thicker or 
  even multiple layers of sheetrock, plus exposing half of the floor 
  slab (assuming that the other half will be covered by furniture, rugs, 
  etc.).  The combined effect was good, but I'm not convinced how well 
  the program (I used DOE-2.1E) was modeling thermal mass and ground 
  heat transfer, especially under floating temperature 
  conditions.  That's why I would be interested to learn of 
  your real-life assessment (especially if you're recording actual 
  data) of such a house.</FONT></DIV>
  <DIV> </DIV>
  <DIV><FONT face=Arial size=2>Joe</FONT> </DIV>
  <BLOCKQUOTE dir=ltr 
  style="PADDING-RIGHT: 0px; PADDING-LEFT: 5px; MARGIN-LEFT: 5px; BORDER-LEFT: #000000 2px solid; MARGIN-RIGHT: 0px">
    <DIV style="FONT: 10pt arial">----- Original Message ----- </DIV>
    <DIV 
    style="BACKGROUND: #e4e4e4; FONT: 10pt arial; font-color: black"><B>From:</B> 
    <A title=stvgates@pacbell.net 
    href="mailto:stvgates@pacbell.net">stvgates@pacbell.net</A> </DIV>
    <DIV style="FONT: 10pt arial"><B>To:</B> <A title=BLDG-SIM@gard.com 
    href="mailto:BLDG-SIM@gard.com">BLDG-SIM@gard.com</A> </DIV>
    <DIV style="FONT: 10pt arial"><B>Cc:</B> <A title=BLDG-SIM@gard.com 
    href="mailto:BLDG-SIM@gard.com">BLDG-SIM@gard.com</A> </DIV>
    <DIV style="FONT: 10pt arial"><B>Sent:</B> Wednesday, December 03, 2003 1:01 
    PM</DIV>
    <DIV style="FONT: 10pt arial"><B>Subject:</B> [BLDG-SIM] Increased R value 
    Credit for Concrete and Themal Massing</DIV>
    <DIV><BR></DIV>
    <DIV><FONT face=Arial size=2>My area of expertise is simulation of 
    mechanical systems, and I do not claim to be an expert in heavy mass 
    walls.  However I'll stick my neck out and add my thoughts to this 
    discussion, and invite others to respond.  </FONT></DIV>
    <DIV><FONT face=Arial size=2></FONT> </DIV>
    <DIV><FONT face=Arial size=2>I agree with Curt Petersen.  But, in 
    addition to being frequency dependent, my understanding is that 
    heavy-mass wall performance is also dependent on the average daily 
    temperature differential across the wall, the placement of mass vs. 
    insulation, and interior heat gains.  </FONT></DIV>
    <DIV><FONT face=Arial size=2></FONT> </DIV>
    <DIV><FONT face=Arial size=2>1)  Mass vs. Resistance (vs. daily outdoor 
    temperature swing)</FONT></DIV>
    <DIV><FONT face=Arial size=2></FONT> </DIV>
    <DIV><FONT face=Arial size=2>Assume a lightweight interior space, having no 
    internal loads, is to be maintained at 70F.  If the average daily 
    outdoor temperature is also 70F, and the daily outdoor temperature is 
    swinging +/- 15F about the average, then a heavy construction will maintain 
    the interior temperature very close to 70F.  In this situation, the 
    heavy mass wall will perform better than a resistance wall.</FONT></DIV>
    <DIV><FONT face=Arial size=2></FONT> </DIV>
    <DIV><FONT face=Arial size=2>If instead the average daily temperature 
    is 30F, with the same daily swing, then the interior temperature will be 
    close to 30F.  This is also true of a resistance wall.  However, 
    the daily (not instantaneous) amount of heat required to maintain the 
    interior temperature at 70F is now a function of the resistance, not the 
    impedance, and the low-resistance heavy-mass wall will require 
    considerably more heat to maintain 70F.</FONT></DIV>
    <DIV><FONT face=Arial size=2></FONT> </DIV>
    <DIV><FONT face=Arial size=2>In other words, for a heavy mass wall to get 
    credit for impedance, the outdoor temperature swing must overlap the desired 
    interior temperature.  The closer the average outdoor temperature to 
    the indoor, the greater the effect of the impedance.  This has 
    significant ramifications for different climates.  </FONT><FONT 
    face=Arial size=2>For moderate climates or moderate seasons where the 
    outdoor temperature swing overlaps the desired interior temperature for the 
    majority of hours, heavy mass walls can work well.  For more extreme 
    climates or seasons, </FONT><FONT face=Arial size=2>it's hard to see how a 
    heavy mass wall can be of significant benefit.  </FONT></DIV>
    <DIV><FONT face=Arial size=2></FONT> </DIV>
    <DIV><FONT face=Arial size=2>I live in Sacramento, Calif where the average 
    lo/hi summer temperatures are 60F and 95F.  Here, a mass wall can 
    work well.  However, in winter, the average temperatures are 
    around 40F/60F, and I wouldn't be willing to trade a well-insulated house 
    for one built out of uninsulated concrete!  </FONT></DIV>
    <DIV><FONT face=Arial size=2></FONT> </DIV>
    <DIV><FONT face=Arial size=2>2) Placement of mass vs. insulation (vs. solar 
    gains)</FONT></DIV>
    <DIV><FONT face=Arial size=2></FONT> </DIV>
    <DIV><FONT face=Arial size=2>The above is a little too simplistic because it 
    ignores the placement of mass vs. insulation, and solar 
    gains.  Assume the sun is shining strongly on a wall.  If the 
    insulation is to the outside of the mass, then the outer wall surface 
    temperature (sol-air temperature) will be hotter than if the mass is to the 
    outside.  This is because the mass readily conducts heat inward, 
    whereas insulation doesn't.  </FONT><FONT face=Arial size=2>Since 
    re-radiation is proportional to the fourth power of absolute 
    temperature, placing the insulation to the outside will cause the wall to 
    instantaneously reject a greater portion of the solar gain.  Placing 
    the mass to the outside allows the wall to capture more of the solar gain; 
    part re-readiates at night, but part conducts into the space.  So which 
    is better?  It depends on whether you are more concerned about winter 
    or summer performance, and how sunny those seasons are.</FONT></DIV>
    <DIV><FONT face=Arial size=2></FONT> </DIV>
    <DIV><FONT face=Arial size=2>I recently participated in a study of a 
    refrigerated warehouse that demonstrated this effect.  Holding all 
    factors constant except the placement of mass vs. insulation, mass to the 
    outside of the wall increased annual cooling loads because of the increased 
    capture of solar gains.  (And by the way, this effect was captured in 
    DOE-2).</FONT></DIV>
    <DIV><FONT face=Arial size=2></FONT> </DIV>
    <DIV><FONT face=Arial size=2>3)  Effect of interior loads</FONT></DIV>
    <DIV><FONT face=Arial size=2></FONT> </DIV>
    <DIV><FONT face=Arial size=2>High interiors loads and/or solar gains thru 
    windows, as well as when they occur bias all of the above.  
    </FONT></DIV>
    <DIV><FONT face=Arial size=2></FONT> </DIV>
    <DIV><FONT face=Arial size=2></FONT> </DIV>
    <DIV><FONT face=Arial size=2>Conclusion?  For residential buildings, I 
    believe that a high-resistance shell with a moderate amount of interior 
    mass is the most cost-effective approach for most climates.  While 
    overly simple, a key concept is the "time constant" of a house, 
    which is the product of resistance and capacitance.  The interior 
    temperature decays to the exterior temperature as a function of the 
    time constant (  exp(1/RC) ).  The greater the time constant, the 
    slower the decay rate.  In general it is cheaper to achieve a given 
    time constant by adding insulation instead of thermal 
mass.</FONT></DIV>
    <DIV><FONT face=Arial size=2></FONT> </DIV>
    <DIV><FONT face=Arial size=2>I just built a two-story house and am currently 
    testing this theory.  The interior mass consists of a 
    concrete slab with about 60% tile on the first floor, and 5/8" 
    sheetrock interior walls.  The exterior walls are 2x6 studs with 
    damp-spray rock-wool insulation (R22 in a 5-1/2" cavity, with no 
    voids).  The windows are fiberglass, low-e2, with overhangs on the 
    east, south, and west exposures; most windows facing north and south (~14% 
    of floor area).  The attic has blown rock-wool.  The roof is 
    metal over 2" fiberglass insulation, with a radiant barrier on the 
    underside.  I opted for a metal roof instead of tile because we live in 
    earthquake country, and I wanted the roof to be as light as possible, while 
    still durable.  The kitchen appliances are all electric, as the 
    house is well-sealed and I didn't want to worry about the NOx and CO 
    produced by a gas stove.  All bathroom exhaust fans are on timers to 
    ensure moisture removal after bathing.</FONT></DIV>
    <DIV><FONT face=Arial size=2></FONT> </DIV>
    <DIV><FONT face=Arial size=2>We moved in late last summer.  During 
    September, the outdoor temperature range was typically 60F to 
    95F.  The interior temperature stayed in the low-70's without any 
    air conditioning, and swung about 2-3F.  We ran the whole house fan a 
    couple of nights just to see how cool we could get it, but didn't need 
    to.  I don't know about winter performance yet, but so far we have been 
    heating the entire house (3500 sq.ft.) using two 20,000 Btuh, 80% 
    efficient, thermostatically-controlled gas fireplaces.  Outdoor 
    temperatures have been as low as 35F, but we have not yet needed the 
    conventional forced-air gas furnaces to maintain 70F inside, and most of the 
    time the fireplaces are off.  </FONT></DIV>
    <DIV><FONT face=Arial size=2></FONT> </DIV>
    <DIV><FONT face=Arial size=2>This house hardly fits the classic definition 
    of a "passive solar" house, but it performs like one because of its high 
    time constant, achieved primarily through insulation rather than mass.  
    While the tile floors were great during the summer, I am waiting until March 
    to assess the comfort of these floors with colder ground temperatures (the 
    slab is not insulated).  If anyone wants an update later on, 
    send me your address.</FONT></DIV>
    <DIV><FONT face=Arial size=2></FONT> </DIV>
    <DIV><FONT face=Arial size=2>Comments?</FONT></DIV>
    <DIV><FONT face=Arial size=2></FONT> </DIV>
    <DIV>----- Original Message ----- </DIV>
    <BLOCKQUOTE dir=ltr 
    style="PADDING-RIGHT: 0px; PADDING-LEFT: 5px; MARGIN-LEFT: 5px; BORDER-LEFT: #000000 2px solid; MARGIN-RIGHT: 0px">
      <DIV 
      style="BACKGROUND: #e4e4e4; FONT: 10pt arial; font-color: black"><B>From:</B> 
      <A title=cpederse@uiuc.edu href="mailto:cpederse@uiuc.edu">Curtis 
      Pedersen</A> </DIV>
      <DIV style="FONT: 10pt arial"><B>To:</B> <A title=BLDG-SIM@gard.com 
      href="mailto:BLDG-SIM@gard.com">BLDG-SIM@gard.com</A> </DIV>
      <DIV style="FONT: 10pt arial"><B>Cc:</B> <A title=BLDG-SIM@gard.com 
      href="mailto:BLDG-SIM@gard.com">BLDG-SIM@gard.com</A> </DIV>
      <DIV style="FONT: 10pt arial"><B>Sent:</B> Tuesday, December 02, 2003 
      11:21 AM</DIV>
      <DIV style="FONT: 10pt arial"><B>Subject:</B> [BLDG-SIM] Increased R value 
      Credit for Concrete and Themal Massing</DIV>
      <DIV><FONT face=Arial size=2></FONT><BR></DIV>Dave:<BR><BR>This concept 
      falls into the "cheater" category. What happens is that the proponents of 
      heavy construction elements show that the steady periodic behavior of a 
      heavy structure, at some well-selected frequency, is better than the 
      behavior at steady state. The electrical analogy would be to replace 
      resistance with capacitive impedance. Of course it depends on the 
      frequency, and it is not resistance, so the steady state (zero frequency) 
      result will be different. <BR><BR>A reasonable building simulation tool 
      properly accounts for both the capacitance and the resistance of a 
      building element. The "effective R" is bogus. <BR><BR>Curtis 
      Pedersen<BR>Professor Emeritus of Mechanical Engineering<BR>University of 
      Illinois<BR><BR><BR><BR>On Tuesday, December 2, 2003, at 11:26 AM, David 
      Stewart wrote:<BR><BR>
      <BLOCKQUOTE><?fontfamily><?param Arial><?smaller>Dear Folks<?/smaller><?/fontfamily><BR> <BR><?fontfamily><?param Arial><?smaller>Has 
        anyone explored the increased R value credits for thermal massing for 
        example Dow T-Mass etc. and can one simply increase the R value to the 
        'effective R value while changing the mass in DOE.  I would like 
        some more background on this credit with 3rd party validation<?/smaller><?/fontfamily><BR> <BR><?fontfamily><?param Arial><?smaller>Thanks<?/smaller><?/fontfamily><BR> <BR><?fontfamily><?param Arial><?smaller>Dave 
        Stewart<?/smaller><?/fontfamily><BR> <BR><?fontfamily><?param Arial><?smaller>David 
        C. Stewart & Associates Inc.<BR>16 Shawinigan Road<BR>Dartmouth, NS 
        B2W 3A3<?/smaller><?/fontfamily><BR> <BR><?fontfamily><?param Arial><?smaller>Website: 
        <U><?color><?param 1999,1999,FFFF>http://dcsa.ca<?/color></U><?/smaller><?/fontfamily><BR> <BR><?fontfamily><?param Arial><?smaller>Tel: 
        902 462 8111<BR>Fax 902 435 6646<?/smaller><?/fontfamily><BR><David C 
        Stewart MS P. Eng..vcf></BLOCKQUOTE></BLOCKQUOTE><PRE>==================
You received this e-mail because you are subscribed 
to the BLDG-SIM@GARD.COM mailing list.  To unsubscribe 
from this mailing list send a blank message to 
BLDG-SIM-UNSUBSCRIBE@GARD.COM
</PRE></BLOCKQUOTE></BLOCKQUOTE><PRE>

===========================
You received this e-mail because you are subscribed 
to the BLDG-SIM@GARD.COM mailing list.  To unsubscribe 
from this mailing list send a blank message to 
BLDG-SIM-UNSUBSCRIBE@GARD.COM
</PRE></BODY></HTML>