MEKANİK TESİSATTA EKONOMİK ANALİZ

MEKANİK TESİSATTA EKONOMİK ANALİZ Mustafa ÖZDEMİR İ. Cem PARMAKSIZOĞLU ÖZET Düya çapıda rekabeti ö plaa çıktığı bu gükü şartlarda, e gelişmiş ürüü, e kısa sürede, e ucuza üretmek veya ilk yatırım ve işletme maliyetleride toplam maliyeti e düşük olaı seçmek esastır. Bir mühedisi tasarım içi göz öüe alması gereke e öemli hususlarda biri ekoomik aalizdir. Ülkemizi eerji kayaklarıı kısıtlı olması, yaşaa yüksek eflasyo ve değişke baka faizleri ekoomik aalizi öemii artırmaktadır. Mekaik tesisatta yalıtım kalılığı, alteratif bir eerji kayağıı seçim bir ısı geri kazaımı uygulaması, bir ısı değiştiricii boyutlarıı belirlemes hatta bir boru çapı seçim kısaca tüm mühedislik tasarımları bir ekoomik aaliz soucu yapılmalıdır. Ekoomik aaliz verilerii sürekli değişmesi bu seçimleri basit eşitlik ve tablolar yardımı ile yapılmasıa imka vermemektedir. Her tesisat uygulaması içi doğru yötemi buluması ve kullaılması esastır. Souç olarak her seçim içi özgü bir ekoomik aaliz yapmak gerekmektedir. Bu çalışmada, ekoomik aalizi taımlarıda başlayarak, maliyetleri bulumasıa yöelik veriler, ekoomik aaliz yötemler mekaik tesisat uygulama örekleri ile açıklaarak verilmiştir..giriş :.. TEMEL TANIMLAR [],[7] P paraı bugükü değer S paraı gelecekteki değer i gerçek yıllık faiz oraı(eflasyosuz), see olmak üzere basit faiz hesabı ile S P( + i) ve bileşik faiz hesabı ile S P( + i) P PS, () olarak buluur. Örek: % 0 faizle 000 bp (birim para) borç alıırsa 6 see sora basit faiz hesabı ile 600 bp ve bileşik faiz hesabı ile 77.56 bp geri ödeecektir. Ayı faiz oraı ile ödemesi gereke paraı e zama iki katıa çıkacağı ise bileşik faiz hesabı ile S P P( 7. see olarak buluur.

() olu formülle gösterile paraı gelecekteki değerie bileşik değer formülü deir. faktörüe de tek-ödemeli bileşik değer faktörü deir. Ayrıca PS, i, P S( + i) S SP, () ifadesie de bugükü değer formülü deir. Gülük yaşamda çeşitli eşit ödemelerle ve/veya taksitledirmelerle karşılaşılır. Yıllık işletme giderleri (eerji giderler bakım giderleri), yıllık kazaç vb bulara örektir. R yıllık düzgü ödemeler olmak üzere yıllık i gerçek faiz oraı ile yıl souda ( (3) i S R R RS, miktar para birikmiş olur. RS, i, düzgü ödemelerle gelecek değer arasıda R S S SR, faktörüe düzgü-serili bileşik değer faktörü deir. Ayrıca burada i ( (4) ilişkisi kolayca yazılabilir. () olu deklem (3) te yerie yazılırsa bugükü değer ile düzgü ödemeler arasıda ( (3) i( P R R RP, buluur. Burada RP, i, faktörüe düzgü serii bugükü değer faktörü deir. Ayrıca i( (4) ( R P P PR, olduğu kolayca yazılabilir. Burada PR, i, edilmesi faktörü (Capital Recovery actor) deir. faktörüe düzgü serilerle i yeide elde Örek: Bir yatırımcı ilk yatırım maliyeti 0 000 bp ola bir ısı geri kazaım yatırımı yapıyor. Yatırımı ömrü 0 see ve yıllık gerçek faiz oraı %0 olduğua göre Yıllık yatırım maliyeti edir? (4) olu deklemde yatırımı yıllık maliyeti R 0000 PR,% 0, 0 0000 0.746 74. 6 bp olarak hesaplaır. Gerçek faiz sıfır olsaydı i sıfıra giderke limiti alıarak PR, i, /0. R500 bp olarak buluurdu. Acak diğer bir deyişle %0 luk gerçek faiz uygulaması ile 0,000 bp bakaya yatırılmış olsaydı 0 yıl üzeride düzgü ödemelerle baka her yıl 74.6 bp ödeme yapacaktı. Görülüyor k faiz arttıkça yatırım maliyeti de artmaktadır.

3 Eflasyo eşya ve işçilik fiyatlarıı artması soucu paraı zamala alım gücüü kaybetmesidir. Baka faizi (Market iterest rate) ve eflasyo birbirleri ile doğruda bağlıdır. Baka faizi ile bugükü değeri P ola bir para yıl sora P ( + ) i b olurke ayı zamada eflasyoda dolayı da P /( + e) kadar değer kaybedecektir. Bu durumda bugükü değeri P ola paraı yıl soraki değeri S ( + ib ) ib e P + P ( P (5) ( + e) + e olacaktır. Baka faizi i b, eflasyo oraı e ile gerçek faiz arasıda ise ib e i + e (6) ilişkisii olduğu kolayca görülmektedir. Gerçek faiz yukarıdaki ilişkiye göre egatifte olabilir. Örek: 0,000 bp eerji tasarruf yatırımı yapıla bir fabrikada,,000 bp yakıt tasarrufu yapılmaktadır. Seelik baka faizii % 60 ise eflasyou (fiat artışıı) %40 veya %70 olması halide yatırıla i kaç yılda geri kazaılacağıı hesaplayıız. Yıl Yıl başıda ödememiş Baka faizi i b %60 ve eflasyo e%40 Yapıla Tasarruf Kala ödememiş Yıl başıda ödememiş Baka faizi i b %60 ve eflasyo e%60 Yapıla Tasarruf Kala ödememiş Yıl başıda ödememiş Baka faizi i b %60 ve eflasyo e%70 Yapıla Tasarruf Kala ödememiş 0 0,000.00,000.00 0,000.00 0,000.00,000.00 0,000.00 0,000.00,000.00 0,000.00 6,000.00,800.00 3,00.00 6,000.00 3,00.00,800.00 6,000.00 3,400.00,600.00,0.00 3,90.00 7,00.00 0,480.00 5,0.00 5,360.00 0,60.00 5,780.00 4,380.00 3 7,50.00 5,488.00,03.00 4,576.00 8,9.00 6,384.00 3,008.00 9,86.00 3,8.00 4 35,5.0 7,683.0 7,568.00 6,4.40 3,07.0 3,07.0,09.0 6,704.0 4,387.00 5 44,08.80 0,756.48 33,35.3 0,97.5 0,97.5 0.00 7,09.0 8,397.4 -,377.94 6 53,363.7 5,059.07 38,304.64 7 6,87.4,08.70 40,04.7 8 64,37.56 9,55.78 34,8.78 9 55,698.84 4,3.09 4,376.75 0 3,00.80 57,850.93-34,848.3 Yukarıda tabloda görüldüğü gibi eflasyo baka faizii altıda olduğu zama yatırıla para daha uzu sürede geri kazaılmaktadır. Bu örekte % 40 eflasyo olduğuda yatırıla para 0.cu yıl içide ve % 70 eflasyo olduğuda da 4.cü yıl içide geri kazaılmaktadır.

4. MALİYETLERİN KARŞILAŞTIRILMASI [], [] Öceki kısımda kısaca açıklaa bileşik faiz hesaplamalarıı kullaarak bazı ekoomik kararlar alabiliriz. Burada iki veya daha çok seçeekli durumları ekoomik yöde asıl karşılaştırılacağı elealımaktadır. Bugükü Değer Aalizi Ayı ada gerçekleşmesi mümkü seçeekleri karşılaştırmaı e kolay yollarıda bir buları souçlarıı bugükü zamada karşılaştırmaktır. P İlk yatırım + (İşletme,bakım gideri- seelik kazaç) RP Hurda fiyatı SP (7) Örek : Bir ısı geri kazaım uitesii tasarım karakteristikleri ve ilk yatırım maliyetleri aşağıdaki tabloda verilmiştir. Üitei faydalı ömrü 5 see ve gerçek faiz oraı %0 alıabilir. A B İlk yatırım 00,000 50,000 Yıllık bakım 3,000 6,000 3 see souda yedek parça giderleri -- 3,000 Hurda fiyatı 0,000 5,000 Yalıtım kalılığıa bağlı olarak elde edile seelik kazaç,000 500 P A 00,000 + (3,000-,000) RP,%0,5 0,000 SP,%0,5 00,000 +,000 (3.79) 0,000(0.6) 0,37 bp P B 50,000 +8,500 RP,%0,5 5,000 SP,%0,3 50,000 + 8,500 (3.79) 5,000(0.75) 78,468.5 bp Yıllık Maliyet Aalizi Yıllık maliyet aalizide amaç paraı yıllık eşdeğer maliyete veya kâra döüştürülmesidir. R İlk Yatırım PR + İşletme gideri - Hurda fiyatı SR (8) Bua Eşdeğer Yıllık Maliyet (EDYM) de deir. Örek : Ayı tekik özelliklere sahip iki ısı değiştiriciside hagisi daha ekoomiktir. Gerçek faiz %0 olarak alıabilir. A B İlk yatırım 0,000 5,000 Tahmii ömür 5 7 Hurda fiyatı,000 5,000 Seelik bakım giderleri,500,000 R A 0,000 PR,%0,5 +,500-,000 SR,%0,5 0,000(0.638) +,500-,000 (0.638) 3,80.38 bp/yıl R B 5,000 PR,%0,7 +,000-5,000 SR,%0,7 5,000(0.054) +,000 5,000(0.054)3,554.05 bp/yıl İdirgemiş Maliyet Aalizi (Sosuz Aaliz Döemi) Kapitalize edilmiş maliyet, bugükü değer aalizii özel bir durumudur. Bugükü değer aalizide diğer bir zorluk sosuz aaliz döemi ile karşılaştığımızda ortaya çıkar. Özellikle devlet yatırımlarıda

5 sosuz döem kavramı ile karşılaşılır. Bu yatırımlar geellikle boru hatları gibi altyapı yatırımlarıdır. Bu durumda maliyetleri bugükü değer aalizleri sosuz aaliz döemi içi ( ) yapılır. Düzgü serilerle i yeide elde edilmesi faktörü faiz döemii sosuz olması durumuda i (, i, i (9) ( PR elde edilir. Bugükü değeri idirgemiş maliyeti ise burada ( (0) PR, K P P PR, P ( P PK, PK PR,, () i Düzgü ödeme serileri durumuda idirgemiş maliyet (3) olu deklemi (0) da yerie yazarsak R K () i olduğu kolayca görülür. Bir yatırım içi geel olarak idirgemiş maliyet Kilk yatırım PR, /i + İşletme gideri / i - Hurda değeri SP, PR, /i (3) olarak gösterilebilir. Örek: Öceki örekte verile ısı değiştiricileri içi ekoomik aalizi sosuz aaliz döemi ile yapıız. Gerçek faiz oraı %0 olarak alıabilir. Bir öceki örekteki tablo gözöüe alıarak, K A 0,000 PR,%0,5 /i +,500 /i,000 SP,%0,5 PR,%0,5 /i 0,000(0.638/0.)+,500/0.-,000(0.609)(0.638/0.)38,03.80 bp/yıl K B 5,000 PR,%0,7 /i +,000 /i 5,000 SP,%0,7 PR,%0,7 /i 5,000(0.054/0.)+,000/0.-5,000(0.53)(0.054/0.)35,540.55 bp/yıl Ayı probleme üç metot da uygulaırsa ayı souç buluur. Hagi metodu kullaılacağı, aalize uyguluğua ve uygulaya kişiye bağlıdır. 3. YATIRIMLARIN KÂRLILIK ANALİZLERİ Mühedislik ekoomisii temel kullaımlarıda biri düşüüle bir projei veya yatırımı kârlılığıı belirlemektir. Öceki kısımlarda paraı zama değeri ve zamaa göre paraı eşdeğer miktarlarıı asıl hesaplaacağıı açıkladık. Burada paraı zama değeri hesaplamaları yardımıyla bir yatırımı veya projei kârlı mı olacağı veya zarar mı edileceği üzeride durulacaktır. Bir projei yatırım kararı geellikle üç değişik kritere göre yapılır. Bular kârlılık, fiasal aaliz ve sosyo-politik aalizidir. Acak bir serbest-girişimci içi firmasıı e temel hedefi kârıı maksimum yapmaktır. Eğer yatırımcılar yeterice etki bir kâr kazaacaklarıa ika olmazlar ise paraları içi farklı kullaım seçeeklerie yöeleceklerdir.

6 Geel olarak kârlılığı aalizide dört metod kullaılır. Sermayei geri döüş oraı ve geri ödeme süresi alaşılması e kolay yötemlerdir; acak bu yötemler paraı zama değerii gözöüe almazlar. Net bugükü değer ve iç verim oraı yötemleri paraı zama değerii de gözöüe ala e yaygı kârlılık ölçümüdür. Geri Ödeme Oraı : Net Yıllık Kar GÖO İlk Yatırım + İşletme si Geri Ödeme Süresi : Geri ödeme süresi toplam ilk yatırım ve işletme sii tamame geri kazamak içi gerekli süredir. Bu metotta akit akışları kullaılsa da paraı zama değeri gözöüe alımaz. Bu metotta geri ödeme süreside soraki akit akışları icelemez. GÖS İlk Yatırım + İşletme si Net Yıllık Kar Net Bugükü Değer : NŞDGelirleri bugükü değeri Maliyetleri Bugükü değeri veya yıllık et bugükü değer YNŞDEDYG-EDYMEşdeğer Yıllık gelir-eşdeğer Yıllık Maliyet İç Verim Oraı : [7] Yatırımı gerçek kârlılığı diye de adladırıla bu yötemde, projei yararlı ömrü boyuca sağlayacağı parasal gelir yatırım tutarıa eşit kıla iskoto oraı buluur. Yararlı ömrü 5 yıl ola bir makiaya yatırım yapmış olalım. Bu makiaı ilk yatırım maliyeti 500.000 bp ve yıllık eş kârları ise 8.700 bp dir. Bu yatırımı iç verim oraı e olacaktır. Yıl Nakit akışı, bp Yılı başıda ödememiş yatırım borcu Ödememiş borcu faizi (%6 ile) Yıl souda ödee yatırım borcu Yıl sou itibariyle ödememiş yatırım borcu 0-500.000 +8.700 500.000 30.000 88.700 4.300 +8.700 4.300 4.700 94.000 37.300 3 +8.700 37.300 9.000 99.700 7.600 4 +8.700 7.600 3.00 05.600.000 5 +8.700.000 6.700.000 0 Toplam 93.500 500.000 Bu örekte görüldüğü gibi % 6 lık bir faiz oraı ile 5 yılda yatırım maliyeti tamame ödemiş olmaktadır. Bu faiz oraıa veya iskota oraıa yatırımı iç verim oraı deir. İç verim oraıı hesaplamasıda Kazaçları bugükü değeri - Maliyetleri bugükü değeri0 Kazaçları şimdiki değeri Maliyetleri şimdiki değeri

7 Net bugükü değer0 Eşdeğer düzgü yıllık kazaç - Eşdeğer düzgü yıllık maliyet0 Maliyetleri bugükü değeri - Kazaçları bugükü değeri0 ifadelerii kullaabilir. Her deklem de ayı alamı ifade eder. Görüldüğü gibi bu deklemlerde tek bilimeye iç verim oraı i dir. İç verim oraı maliyetler ile kazaçları birbirie eşitleye faiz oraı olarak da düşüülebilir. Bu ora ile kazaçlar ve maliyetler arasıda bir bağıtı elde edilmiş olur. Örek : Bir çamaşırhaedeki çamaşır yıkama makialarıda 40 o C sıcaklıkta 0.3 kg/s debide atık su kaalizasyoa atılmaktadır. Büyük bir depoda alıa 0 o C sıcaklıktaki temiz su 70 o C sıcaklığa ısıtıldıkta sora çamaşır makialarıa girmektedir. Mevcut durumda su verimi %80 ola doğal gazlı bir boylerde ısıtılmaktadır. Atık suyu sıcaklığıda yararlamak içi aşağıdaki görüldüğü gibi bir ısı değiştiricili (ID) ve diğeride ID ve ısı pompalı iki seçeek düşüülmektedir. Elektrik fiyatıı 0.07 bp/kwh, doğal gaz fiyatıı da 0.0 bp/kwh olduğu ve güde 8 saat yılda 300 gü çalışıldığı hesabıyla hagi seçeeği daha ekoomik olduğuu buluması isteiyor. Kullaılack ısı değiştiricii etkeliği 0.7 ve ısı pompasıı ısıtma tesir katsayısıı dir. Hesaplamaları kolay olması açısıda kirli suyu ısıl özelikleri temiz suyuki ile ayı alıabilir. Boyler T 5 70 o C T 0 o C T T 4 Isı Değiştirici T T 3 40 o C Isı Değiştirici T 0 o C Isı Pompası Çamaşır Makiaları T 5 70 o C T 4 T 6 T 3 40 o C Çamaşır Makiaları Mevcut durumda işletmede suyu ısıtlıması içi ihtiyaç duyula ısı ve buu işletme gideri; Q& mc p (T T ) 0.3 4.9 (70 0) 6.85 kw 5 6.85 İG o 8 300 0.0 448. bp/yıl 0.80 Seçeek, ısı değiştirici kullaıldığıda; T T T 0 ε 0.7 T 34 o C T T 40 0 3 mc p ( T5 T ) İG 8 300 0.0 0.80 986.63 bp/yıl

8 Seçeek, ısı değiştiricisi ve ısı pompası kullaıldığıda ise işletme gideri elektrik harcamasıda buluacaktır. Isı pompasıı ısıtma tesir katsayısı olduğua göre harcaacak güç W& mc p ( T5 T ). 63 kw İG. 63 8 300 0. 07 380 bp/yıl. olarak buluur. Bu durumda ısı değiştiricili.ci seçeekte G İG İG 6.5 bp/yıl o ısı değiştirici ve ısı pompalı.ci seçeekte ise G İG İGo 346.9 bp/yıl kadar kâr elde edilir. Her iki seçeekte mevcut duruma göre kârlı gözükmektedir. Isı değiştirici içi motaj dahil ilk yatırım maliyeti 700 bp olarak tespit edilmiş olsu. Isı değiştirici ve ısı pompalı seçeek içi motaj dahil ilk yatırım maliyetii 5000 bp olacağı tahmi edilmektedir. Bu durumda ekoomik ola yatırım seçeeğ (a) Geri ödeme oraları; 6. 468 346. 93 GÖO. 659 GÖO 0. 069 700 5000 (b) Geri ödeme süreleri ; 700 5000 GÖS 0. 603 yıl GÖS 4. 4 yıl 6. 468 346. 93 olur. Görüldüğü gibi ısı pompalı seçeeği geri ödeme süresi 4 yıl da daha fazla çıkmaktadır. Her iki seçeeği ekoomik ömürlerii yaklaşık 0 yıl civarıda olduğu gözöüe alıırsa ısı pompalı seçeeği ekoomik olmadığı açıktır. Yalız ısı değiştiricili seçeek içi et bugükü değer ve iç verim oraıı hesaplayalım. (c) Net bugükü değer, %0 gerçek faiz hesabıyla NŞD G RP,%0,0 -M 6.468 6.446-7006436.7 bp (d) İç verim oraı; Net bugükü değeri sıfır yapa i oraı 700 ( + 0. 607 0 0 + i ) i( i ) deklemide i%65.9 çıkar. Bu yatırımı çok kârlı olacağıı gösterir. Yatırıla paraya bir baka acak bu gerçek faiz oraıı uygulayacak olursa yatırıla para ile kazaçlar birbirie eşit olmaktadır. Isı değiştirici yatırımı yapmakla yatırımcı çok daha kârlı olmaktadır.

9 4. SONUÇ Tesisat tasarımlarıdaki tüm seçimler ekoomik aaliz soucuda bulumalıdır. Bazı tesisat uygulamalarıda, öreği yalıtım kalılığıı bulumasıda ısıl çözüm tek başıa yeterli olmamakta, ekoomik çözüm gerekmektedir [3][4]. Souç olarak, bir yatırım ve/veya bir proje çalışmasıda paraı zama değeri yukarıda açıklaa yötemlerle belirleebilir. Mühedislik tasarımıda geellikle (özel girişimci içi) maliyetleri miimum veya kazacı maksimum yapmak amaçtır. Yapıla mühedislik tasarımıda elemalar bu amacı sağlayacak şekilde açıklaa yötemler kullaılarak seçilmelidir. KAYNAKLAR [] George D. Dieter, Egieerig Desig, Mc Grraw-Hill, 000. [] Gazafer Uğural,Cem Parmaksızoğlu, Vatilatörler ve Sistemler Termas Yayıları (Kitap), 99. [3] Prof. Dr. Alpi Kemal Dağsöz, Saayide Eerji Tasarrufu,99 [4] Prof. Dr. Alpi Kemal Dağsöz, Türkiyede Derece-gü sayıları,ulusal Eerji Tasarruf Politikası, Yapılarda ısı yalıtımı,995 [5] Parmaksızoğlu C., Vatiatörlerde, Kompresörlerde ve Pompalarda Eerjii İyi Değerledirilmesi ve Eerji Ekoomis İTÜ Makia akültes Semier otu,998. [6] Parmaksızoğlu C İiklimledirmede Eerjii Doğru Kullaımı ve Eerji Tasarrufu [7] Doç.Dr.Ethem Tolga, Tesis Tasarımıda Mühedislik Ekoomisi, İTÜ Rektörlik Ofset Atölyes 984. ÖZGEÇMİŞLER Mustafa ÖZDEMİR 964 Afyo doğumlu Mustafa Özdemir 983 te Eskisehir Aadolu Lisesii bitirdikte sora girdiği İTÜ Uçak ve Uzay Bilimleri akülteside 987 de Uçak mühedisi olarak mezu oldu. Ayı yıl Yüksek lisasa başladığı İTÜ e Bilimleri Estitüsü, Makia Aabilim dalı, Eerji Programıda 990 yılıda yüksek mühedis üvaı aldı. Ayı programda başladığı doktora eğitimii 996 da tamamlaya Mustafa Özdemir, 999 da beri İTÜ Makia akültes Makia Mühedisliği bölümü Termodiamik ve ısı Tekiği Aabilim dalıda yardımcı doçet olarak çalışmaktadır. Evli ve bir çocuk babasıdır. Temel ısı ve kütle geçiş gözeekli ortamda ısı ve kütle geçiş kılcal ortamlarda akış, titreşimli sıvı kololarıda ısı geçişi, buharlaşma ve yoğuşma vb koularda akademik çalışmalarıa devam etmektedir. İsmail Cem PARMAKSIZOĞLU 975 İTÜ Makia akültes Kuvvet-Isı Koluu, 977 İTÜ Makia akültes Eerji koluu bitirmiştir. 985 yılıda İTÜ Makia akülteside Doktor uvaıı almış ve 989 yılıda Doçet olmuştur. Kısa ve uzu süreli olarak Sulzer (A.G.) İsviçre ve U.C. Lawrece Berkeley Laboratory de çalışmıştır. İTÜ Makia akülteside CAD-CAM Merkezi Müdürü görevide bulumuştur. Hale İTÜ Makia akülteside Doçet olarak çalışmaktadır. Isı Geçiş Tesisat ve Termik Türbo makialar ilgi alaıdır.