home *** CD-ROM | disk | FTP | other *** search
/ Fritz: All Fritz / All Fritz.zip / All Fritz / FILES / MISCEOUS / ZIP.LZH / ZIP.DOC < prev    next >
Text File  |  1990-02-02  |  26KB  |  423 lines

  1. ZIP.DOC                                                               Page 1
  2.                       A Short Guide to ZIP, Version 1.0
  3.                                 November 1988
  4.  
  5. ZIP, the Zip Code Insulation Program, determines economic levels of
  6. insulation for new and existing houses in any location in the United States,
  7. given the first three digits of its Zip code.  Economic insulation levels are
  8. determined for attics, exterior walls, floors over unheated areas, slab
  9. floors, and basement and crawlspace walls.  
  10.  
  11. The economic levels computed by ZIP reflect the type of heating and cooling
  12. systems specified by the user, as well as system energy efficiencies, local
  13. energy prices, and current installed insulation costs.  Local climate data for
  14. the three-digit Zip code are retrieved from the ZIP disk.  Default energy and
  15. insulation price data are also retrieved from the ZIP disk.  However, it is
  16. recommended that users override these latter default values with estimates of
  17. local energy and insulation prices, as requested during the analysis.
  18.  
  19. ZIP is a public domain computer program developed by the National Institute of
  20. Standards and Technology (NIST, formerly the National Bureau of Standards)
  21. under the sponsorship of the United States Department of Energy (DOE)*.  As
  22. ZIP is in the public domain, it may be copied and distributed freely.  ZIP and
  23. its supporting data files are provided on a single 5-1/4 inch floppy disk for
  24. use with microcomputers having an MS-DOS operating system (typical IBM-
  25. PC/XT/AT and compatible systems).  
  26.  
  27. This "Short Guide" is a condensed version of the "User's Guide to ZIP 1.0, the
  28. Zip Code Insulation Program," (ORNL/TM-11009 or NISTIR 88-3801).  The printed
  29. "User's Guide" provides comprehensive information about the ZIP program and
  30. includes documentation of its computational algorithms.  However, for most
  31. users this "Short Guide" provides sufficient information to run ZIP
  32. successfully.  For information on how to obtain the more comprehensive ZIP
  33. "User's Guide", write to  
  34.         David McElroy
  35.         Oak Ridge National Laboratory
  36.         Bldg 4508, Mail Stop 6092
  37.         PO Box 2008
  38.         Oak Ridge, TN 37831-6092
  39.  
  40. The ZIP program was originally written to calculate economic levels of
  41. insulation reported by 3-digit ZIP Code in the Department of Energy's
  42. "Insulation Fact Sheet" (DOE/CE-0180, January 1987).  The "Insulation Fact
  43. Sheet" provides useful information related to the choice of insulation
  44. materials for particular applications and suggestions related to its proper
  45. installation.  This program has now been enhanced and documented for more
  46. general use, allowing users to obtain more detailed recommendations based on
  47. local conditions.  The "Insulation Fact Sheet" can also be obtained at the
  48. address shown above.  
  49.  
  50. ----------
  51. *  Neither NIST nor DOE assumes any liability resulting from the use of the 
  52. information provided by the ZIP program or from any errors or omissions in the
  53. program.
  54. ZIP.DOC                                                               Page 2
  55.  
  56. The version of ZIP described here is intended for use by any government or
  57. private agency (such as a utility) being asked to provide advice to consumers
  58. on economic levels of insulation for new or existing houses.  ZIP can also be
  59. used by insulation manufacturers, insulation installers, and by homeowners
  60. (either on their own personal computer or at some central location such as a
  61. home show, utility office, or energy conference).  Where local building codes
  62. require more insulation than suggested by ZIP, the codes should take
  63. precedence.
  64.  
  65.  
  66. CALCULATION OF ECONOMIC LEVELS OF INSULATION
  67.  
  68. The economic levels of insulation calculated by ZIP are based on an
  69. incremental type of analysis.  Successive levels of insulation in each part of
  70. the house are evaluated independently to determine how far it pays to keep
  71. adding insulation and when to stop.  For example, in an attic an economic
  72. analysis is performed at R-0 (no insulation), R-11, R-19, R-22, R-30, R-38,
  73. and R-49.  As long as the additional insulation needed to increase the total
  74. R-value from one level to the next is found to be cost effective, that
  75. increment will be included in the recommended insulation level for that
  76. application.  If it is not cost effective, that increment will not be
  77. included.  In general, the more severe the climate, the higher the cost of
  78. energy, and the lower the heating and cooling system efficiencies, the more it
  79. pays to add insulation and the higher will be the economic level.
  80.  
  81. Economic calculations in ZIP are based on a reduction in long-term heating and
  82. cooling costs.  For new houses, a thirty-year life is used in calculating the
  83. economic level of insulation.  That is, the economic level of insulation
  84. calculated for a new house will be the level which has the lowest present-
  85. value insulation cost plus energy cost over a thirty-year period.  For
  86. existing houses, a twenty-year life is used in the calculations.  
  87.  
  88. In performing these calculations, a seven percent annual rate of return, over
  89. and above general inflation, is used to discount future savings to present
  90. value.  If inflation is currently five percent, this is approximately
  91. equivalent to requiring a minimum twelve percent rate of return on the
  92. investment.  Each increment of insulation must earn at least this rate of
  93. return to be considered cost effective.  Residential energy savings are not
  94. taxed, so that this is in effect an after-tax rate of return on investment. 
  95. Moreover, the first increments of added insulation typically return much
  96. higher dividends than the last increment.  Thus the average rate of return on
  97. the entire investment tends to be considerably higher than the minimum
  98. acceptable level, especially if there is little insulation to start with.
  99.  
  100. There are other benefits from installing economic levels of insulation in
  101. houses.  These include increased occupant comfort, reduced demand for scarce
  102. energy resources, reduced peak energy demand, reduced pollution, and perhaps
  103. even reductions in global warming.  However, none of these benefits is
  104. included explicitly in the ZIP analysis of insulation savings.
  105. ZIP.DOC                                                               Page 3
  106.  
  107. RUNNING ZIP
  108.  
  109. To start ZIP, insert the disk into the default drive and enter 'ZIP'. 
  110. (Alternatively, the files on the ZIP disk can be copied to a hard disk and run
  111. from that drive.)  Enter the first three digits of the Zip code of interest as
  112. requested, and ZIP will respond with the reference location and the
  113. corresponding heating degree days (base 65F) and cooling degree hours (base
  114. 74F).  The reference location is typically the location designated by the U.S.
  115. Postal Service as the main post office at the three-digit Zip code level.  If
  116. the location is acceptable, press <Enter>; otherwise enter another Zip code. 
  117. ZIP then asks the user to designate whether the analysis is for a new or
  118. existing house, the type and approximate efficiency of the heating and cooling
  119. systems, and the presence of ductwork in unconditioned spaces.
  120.  
  121. Five different heating systems can be selected in ZIP: three furnaces types,
  122. including natural gas, fuel oil, and electric resistance; electric baseboard;
  123. and electric heat pump.  Two electric cooling systems can be selected: central
  124. and window air conditioners.  (An evaporative cooling system can also be
  125. selected.  However, no cooling savings from insulation are calculated for this
  126. latter system.)  In addition, the user can specify the approximate operating
  127. efficiency of the heating and cooling systems (low, medium, high, or very
  128. high).  System specifications are needed to calculate the purchased energy
  129. savings corresponding to any given reduction in space heating and cooling
  130. loads.  If there is ductwork in attics, crawlspaces, or other unconditioned
  131. spaces, an adjustment is also made to the equipment efficiency to reflect duct
  132. losses. 
  133.  
  134. Current energy prices for heating and cooling, corresponding to the type of
  135. systems selected, are then requested.  Default values based on the DOE
  136. regional energy price data base are displayed.  These values can be used but
  137. it is recommended that the user replace these with local energy prices in the
  138. units shown (e.g., kWh, therms, gallons).  These prices should include all
  139. taxes and fuel adjustment costs (but not demand charges, if any*).  If
  140. declining (or increasing) block rates are applicable (for example, kWh prices
  141. are often lower for kWh usage above 500 kWh per month than for the first 500
  142. kWh), the energy cost should reflect the cost of the last units purchased each
  143. month (during the months of major usage), not the average cost for all units. 
  144. If there are different prices for summer and winter usage (as is often the
  145. case for electricity), the price used for cooling should be based on the
  146. summer rate and the price for heating on the winter rate.  
  147.  
  148. Screen 1.1 shows the menu for selecting the insulation applications of
  149. interest to the user.  Mark an 'X' in the box corresponding to each of the
  150. choices desired.  Only data pertinent to the applications marked with an X
  151. will be requested after this point.  
  152.  
  153. --------
  154. * ZIP does not evaluate benefits for reductions in the maximum rate of energy
  155. use in specific time periods.  However, demand charges, which are needed to
  156. evaluate such benefits, are not typically included in residential rate
  157. schedules and thus this analysis is not applicable to most houses.
  158. ZIP.DOC                                                               Page 4
  159.  
  160.  
  161.  
  162.          Screen 1.1  Menu for marking insulation systems of interest
  163. ╔════════════════════════════════════════════════════════════════════════════╗
  164. ║                MARK INSULATION SYSTEMS OF INTEREST WITH AN X               ║
  165. ║             (Use cursor to move up and down, <Del> to erase X)             ║
  166. ║                                                                            ║
  167. ║              ATTIC                                        [X]              ║
  168. ║              EXTERIOR WALLS:                                               ║
  169. ║                Wood Frame                                 [X]              ║
  170. ║                Concrete-masonry                           [X]              ║
  171. ║              FLOORS/CRAWLSPACES:                                           ║
  172. ║                Floors over unheated/uninsulated spaces    [X]              ║
  173. ║                Slab floors                                [X]              ║
  174. ║                Crawlspace walls                           [X]              ║
  175. ║              BASEMENT WALLS - DEEP:                                        ║
  176. ║                Exterior Insulation                        [X]              ║
  177. ║                Interior Insulation                        [X]              ║
  178. ║              BASEMENT WALLS - SHALLOW:                                     ║
  179. ║                Exterior Insulation                        [X]              ║
  180. ║                Interior Insulation                        [X]              ║
  181. ║                                                                            ║
  182. ║                         Press <End> When finished.                         ║
  183. ╚════════════════════════════════════════════════════════════════════════════╝
  184.  
  185.  
  186.  
  187.  
  188. If insulation in an existing house is being evaluated, the user is asked to
  189. identify the approximate levels of insulation in the attic, wood-frame walls,
  190. floors over unheated areas, and crawlspace walls, if any.  The approximate
  191. level is selected from a menu of choices by code number, not by the actual
  192. R-value.  
  193.  
  194. Default insulation costs for each application checked are then displayed. 
  195. For most applications, three to eight different insulation levels are shown
  196. along with default estimates of their installed cost.  ZIP will evaluate each
  197. of these levels to determine which is the most cost effective in this
  198. analysis, using the costs shown.  The user should change these default
  199. insulation costs to reflect the current cost of insulation for the application
  200. of interest.  The guidelines in table 1 should be considered in determining
  201. appropriate insulation costs.
  202.  
  203. The insulation levels and corresponding costs in the insulation data file used
  204. by the ZIP program are the same for both new and existing houses, with the
  205. exception of the insulation for exterior wood-frame walls.  In new houses, it
  206. is much less costly to insulate a wall before the inside surface is finished
  207. than it is to blow insulation into an existing wall cavity.  Moreover, for a
  208. house under construction, thicker walls or insulated sheathing can be used to
  209. improve the its overall insulation effect, while in a completed house, the
  210. addition of insulation is generally limited to the available cavity in the
  211. existing wall.  
  212. ZIP.DOC                                                               Page 5
  213.  
  214.      Table 1. Important considerations in specifying insulation costs
  215.  
  216.      o All costs are to be specified in terms of insulation resistance (R)
  217.           value, not thickness.   
  218.      o All costs are shown as cost per square foot or cost per linear foot for
  219.           the indicated R-value.  If you get cost estimates for the total job,
  220.           you must convert them to dollars per square foot or per linear foot
  221.           as indicated. 
  222.      o The insulation costs should include both material and labor costs if   
  223.           professionally installed.
  224.      o If you are doing the job yourself, you can omit labor costs, or include
  225.           the cost of your time, as you prefer. 
  226.      o All insulation costs should include the cost of structural
  227.           modifications or coverings if these additional costs cannot be
  228.           justified for other purposes.
  229.      o Each R-value for any given application is expected to cost more than
  230.           the previous R-value, never the same or less.
  231.      o Technically speaking, it is the difference in cost for each additional
  232.           R-value relative to the previous R-value that is most important in
  233.           the analysis.  Therefore take care to make the cost differentials
  234.           reasonable.   
  235.  
  236.  
  237.  
  238. ZIP REPORT FORMAT
  239.  
  240. The results of the economic analysis for the designated location are displayed
  241. on the screen, as shown in screen 1.2 for a new house in ZIP Code 809XX
  242. (Colorado Springs).  The reference location is typically the location
  243. designated by the U.S. Postal Service as the main post office for the three-
  244. digit ZIP Code. The number of annual heating degree days (base 65F) and
  245. cooling degree hours over 74F are shown for the designated location, along
  246. with the heating and cooling systems used in the analysis.  
  247.  
  248. Screen 1.2 shows the screen display of economic levels for all of the
  249. components that can be evaluated by ZIP.  However, economic levels are
  250. displayed only for those components selected for analysis by the user for the
  251. particular application.  Screen 1.3 shows additional information for floors
  252. over crawlspaces and crawlspace walls that can be displayed by pressing
  253. <PgDn>.  To return to the ZIP analysis screen, press <PgUp>.
  254.  
  255. Energy savings and their estimated dollar value computed in the analyses are
  256. not shown on the screen display.  These calculations are based on uniform
  257. surface areas for a typical house under average operating conditions for a
  258. typical year.  They would not provide any meaningful estimate of savings for
  259. the user's house.  
  260.  
  261. Note that the economic levels of insulation both under floors over crawlspace 
  262. and on crawlspace walls are shown.  However, only one of these would be used
  263. in most houses.  For crawlspaces that do not need ventilation and can be
  264. closed off, it is usually more economical to insulate the walls than the floor
  265. if the wall area is less than the floor area.  If the crawlspace cannot be
  266. safely closed off, the floor above should be insulated instead.  In this
  267. latter case, care must be taken to insulate water pipes and any ductwork in
  268. the unheated area.   ZIP.DOC                                                               Page 6
  269.  
  270.              Screen 1.2.  Display of ZIP Analysis for New House
  271. ╔════════════════════════════════════════════════════════════════════════════╗
  272. ║                  Economic Insulation Levels for Zip 809XX                  ║
  273. ║                  Reference Location: Colorado Springs, CO                  ║
  274. ║   Heating system: HEAT PUMP               Cooling system: HEAT PUMP        ║
  275. ║ -------------------------------------------------------------------------- ║
  276. ║                            New House Construction                          ║
  277. ║                                                                            ║
  278. ║                Attic Insulation                            R-38            ║
  279. ║                Wood-Frame Wall Insulation                  R-19            ║
  280. ║                Masonry Wall Insulation                     R-11            ║
  281. ║                Floors over Crawlspace                                      ║
  282. ║                   (If crawlspace walls are uninsulated)    R-30            ║
  283. ║                Crawlspace Wall Insulation                                  ║
  284. ║                   (If floor above is uninsulated)          R-19            ║
  285. ║                Slab-Edge Insulation                        R- 4            ║
  286. ║                Insulation of Basement Walls:                               ║
  287. ║                 Exterior Insulation for Deep Basement      R- 8            ║
  288. ║                 Interior Insulation for Deep Basement      R-11            ║
  289. ║                 Exterior Insulation for Shallow Basement   R- 8            ║
  290. ║                 Interior Insulation for Shallow Basement   R-11            ║
  291. ║                                                                            ║
  292. ║ -------------------------------------------------------------------------- ║
  293. ║                    Press <PgDn> for additional information.                ║
  294. ║             Press <SHIFT> <PrtSc> to print this screen if desired.         ║
  295. ║                  Press <ESC> to exit, R to do another analysis:            ║
  296. ╚════════════════════════════════════════════════════════════════════════════╝
  297.  
  298.  
  299.                                  Screen 1.3
  300. ╔════════════════════════════════════════════════════════════════════════════╗
  301. ║                          Additional information                            ║
  302. ║                                                                            ║
  303. ║       Insulate either the floor over the crawlspace or the crawlspace      ║
  304. ║       walls, not both.  Consult an insulation specialist to determine      ║
  305. ║       which is more appropriate for your house.                            ║
  306. ║                                                                            ║
  307. ║       Crawlspace walls should only be insulated if the crawlspace is       ║
  308. ║       closed off, unventilated, and dry all year.   The ground should      ║
  309. ║       be covered with a vapor barrier (e.g., 4- or 6-mil polyethylene      ║
  310. ║       sheeting) to minimize moisture migration into the crawlspace.        ║
  311. ║       Note: some building codes may not allow unventilated crawlspaces.    ║
  312. ║       If radon gas is a problem at the building site, closing off the      ║
  313. ║       crawlspace may not be advisable.                                     ║
  314. ║                                                                            ║
  315. ║       When insulating floors over crawlspaces or other unheated areas,     ║
  316. ║       make sure that water pipes are freeze-protected and ductwork is      ║
  317. ║       well insulated in those areas.                                       ║
  318. ║                                                                            ║
  319. ║ -------------------------------------------------------------------------- ║
  320. ║             Press <SHIFT> <PrtSc> to print this screen if desired.         ║
  321. ║                Press <PgUp> to show economic insulation levels:            ║
  322. ║                                                                            ║
  323. ╚════════════════════════════════════════════════════════════════════════════╝ ZIP.DOC                                                               Page 7
  324.  
  325. The following files can be found on the original ZIP disk:
  326.  
  327.      ZIP.EXE        The executable version of ZIP. 
  328.      CLIMATE.DAT    A file of climate data, keyed to three-digit ZIP Codes.
  329.      INSCOST.NEW    A file of default insulation price data for new houses.
  330.      INSCOST.RET    A file of default insulation price data for existing
  331.                          houses.
  332.      ZIP.BAS        The source code version of ZIP.  
  333.      ZIP.DOC        A short explanation of the ZIP program.
  334.  
  335. Files of default energy price projections for DOE regions 1 through 10:*
  336.  
  337.      ENPRICES.1           ENPRICES.4           ENPRICES.7  
  338.      ENPRICES.2           ENPRICES.5           ENPRICES.8  
  339.      ENPRICES.3           ENPRICES.6           ENPRICES.9  
  340.                                                ENPRICES.10 
  341.                              
  342.  
  343.  
  344. All of these files (except ZIP.BAS and ZIP.DOC) are needed to run ZIP.  Copy
  345. these files to a new disk for running the program, and store the original disk
  346. in a safe place.  There is no disk operating system (DOS) on the original ZIP
  347. disk.  Thus you should copy the files on this disk to a disk which has been
  348. formatted with DOS or to your fixed (hard) disk.  If you are copying these
  349. files to a fixed disk, you might want to copy them to a subdirectory named
  350. ZIP.
  351.  
  352.  
  353.  
  354. Note (2-1-90):  ZIP 2.0 is currently in the testing stage and is expected to
  355. be released in the spring of 1990.  ZIP 2.0 will allow the user to evaluate
  356. economic levels of insulation for ducts in unconditioned spaces and for
  357. cathedral ceilings.  It will also determine whether or not a water heater
  358. insulation jacket is cost effective based on the water heater type and
  359. remaining life.  ZIP 2.0 will have other enhancements to make the program
  360. easier to use.  For information on the availability of ZIP 2.0 contact:
  361.     
  362.     Applied Economics Group
  363.     National Institute of Standards and Technology
  364.     Bldg 101, Rm A415
  365.     Gaithersburg, MD 20899
  366.     (301) 975-6131
  367.  
  368.  
  369.  
  370. -----------
  371. * DOE regions are as follows:
  372. 1 ME, NH, VT, MA, CT, RI                 6 TX, NM, OK, AR, LA
  373. 2 NY, NJ,                                7 KA, MO, IA, NE
  374. 3 PA, MD, WV, VA, DC, DE                 8 MT, ND, SD, WY, UT, CO
  375. 4 KY, TN, NC, SC, MS, AL, GA, FL         9 CA, NV, AZ, HI
  376. 5 MN, WI, MI, IL, IN, OH                10 WA, OR, ID, AK
  377.  
  378. ZIP.DOC                                                               Page 8
  379.  
  380.  
  381.  
  382.         A technical note on the default energy and insulation prices 
  383.              accessed by ZIP from the ENPRICES and INSCOST files
  384.  
  385. All prices, as displayed on the screen, are currently expressed in 1988
  386. dollars.  They are automatically converted to 1988 dollars from 1985 dollars
  387. (as they are stored on the disk) using a 12 percent cumulative inflation
  388. factor (i.e., a GNP deflator of 1.12) over the three year period.  If you
  389. intend to change the default prices in the data files you must be careful to
  390. specify the proper inflation factor (i.e., GNP deflator) in these data files. 
  391. If, for example, you change these price data in the files to 1989 dollars for
  392. use in 1989, then the GNP deflator should be set to 1.0 (i.e., zero cumulative
  393. inflation).  If you wish to retain the price data currently in the files but
  394. want to convert it to a later year (e.g., 1989) in the screen display, you
  395. must change the GNP deflator in the files to reflect the cumulative inflation
  396. from 1985 to date.  These changes can be made with a simple text editor,
  397. saving the file in the text (ASCII) mode when finished.  See the ZIP User's
  398. Guide, pages 26 and 27, for the format of the insulation price files.  Pages
  399. 24, 25 and 29 show the format for the energy price files.
  400.  
  401. Note that the energy price projections in the ENPRICES files must be stated in
  402. constant dollars, i.e., net of general price inflation.  The year in the
  403. second line (1985 in the current file) designates the first year for which a
  404. price is given.  The integer on the third line (26 in the current file)
  405. designates the number of years for which prices are contained in the file. 
  406. The current year for screen display is determined from the clock in your
  407. computer; therefore it must be set to the proper year.  The current price for
  408. screen display is based on the price for the current calender year, multiplied
  409. by the GNP deflator in the file.  The energy prices for future years contained
  410. in the ENPRICES file are used to determine the rate of energy price increase
  411. from year to year (net of general inflation), regardless of whether you use
  412. the default prices or enter your own price.  That is, if the 1988 price for
  413. natural gas is 7.02 and the 1989 price is 7.47, then the implicit assumption
  414. is that natural gas prices will rise at a rate 6.4% greater than prices in
  415. general for that year.  If the number of prices in the price file is less than
  416. the period of analysis (20 years for existing houses, 30 years for new
  417. houses), a zero energy price increase is assumed for those years in which no
  418. energy prices are available.
  419.  
  420.  
  421.  
  422.  
  423.