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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Funktionsmodul für zu errichtende Industrieanlagen oder Gebäude.
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Industrieanlagen oder Gebäude werden üblicherweise aus Einzelteilen am Einsatzort zusammengebaut, was zeitaufwändig und kostspielig ist. Es besteht daher das Bestreben, eine einfachere und flexiblere Errichtung von Industrieanlagen oder Gebäuden zu ermöglichen.
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Erfindungsgemäß weist ein Funktionsmodul einen aus Profilen gefertigten Rahmen auf, in welchen wenigstens eine die Funktion des Funktionsmoduls definierende Einbaukomponente integriert ist.
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Mit derartigen Funktionsmodulen können industrielle Anlagen und Gebäude schnell und einfach errichtet werden. Dabei werden z.B. aus Aluminium-Konstruktionsprofilen in sich abgeschlossene Funktionseinheiten vorgefertigt und zu komplexen Konstruktionen kombiniert. Die Funktionsmodule sind in der Größe und Ausführung so flexibel, das fast jede Art von Konstruktion damit hergestellt werden kann. Kombinationen sind in horizontaler sowie in vertikaler Bauweise realisierbar.
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Kombinationen mit herkömmlichen Gebäuden und Stahlkonstruktionen sind ebenfalls möglich. Einzelmodule sowie komplexe Konstruktionen werden vorzugsweise entweder werksseitig oder am Aufstellungsort mit einer Außenverkleidung versehen. Diese kann durch alle gängigen Fassaden-Elemente realisiert werden.
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Das System kann für alle Anwendungen als Baukastensystem verwendet werden. Es können Funktionsmodule aus den verschiedensten Bereichen zu einer komplexen Industrieanlage kombiniert werden. Industrie-Equipment, wie zum Beispiel Schaltanlagen, Transformatoren, Generatoren, Pumpeneinheiten und dergleichen können als komplette oder teilweise komplettierte Einheiten zur Gesamtanlage zusammengesetzt werden.
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Als Schnittstelle zwischen den Modulen können Rohrflansche, Steckverbinder, Stromschienen und andere Schnittstellenelemente verwendet werden. Selbst komplette Maschinenelemente können auf Basis des Systems aufgebaut werden. Durch die Vielfalt der handelsüblichen Aluminium-Konstruktionsprofile sind im Ausbau sowie dem Modulbau kaum Grenzen gesetzt.
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Im Gegensatz zum Aufbau der Industrieanlagen aus Einzelteilen am Einsatzort gemäß dem Stand der Technik bieten die erfindungsgemäßen Funktionsmodule eine Basis, auf der alle verschiedenen Bauteile vorgefertigt angeliefert werden können. Auf der Baustelle ist nur noch ein Verbinden der Einzelmodule erforderlich. Bisher gibt es keinerlei Basis für solche Anforderungen. Verschiedene Elemente werden als Baugruppe vorgefertigt, aber nicht innerhalb eines kombinierbaren Moduls.
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Der Aufbau der Funktionsmodule basiert vorzugsweise auf einem in der Industrie und im Maschinenbau eingesetzten Aluminium-Konstruktionsprofil mit geeigneter Verbindungstechnik. Dadurch ergibt sich ein einfacher Aufbau aus bereits in großen Mengen hergestellten Einzelkomponenten. Das Profilsystem kann aus stranggepressten Strukturprofilen mit Nuten und Schraubkanälen, in denen Verbindungselemente eingebracht werden, bestehen. In erster Linie werden zum Bau der Funktionsmodule Profile verwendet, die zur Aufnahme von schweren Lasten konzipiert sind. Im Innenausbau werden hingegen vorzugsweise Profile leichterer Bauart verwendet.
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Profilsysteme der genannten Art bieten vielerlei vorgefertigte Einzelkomponenten wie Tische, Werkbänke, Schranksysteme, Transportmodule usw., die sehr leicht in die Funktionsmodule integriert werden können.
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Ein Grundgedanke der Erfindung besteht also darin, Funktionsmodule aus Profilen aufzubauen und, soweit gewünscht, mit Wänden zu verkleiden. Dadurch ergibt sich eine dreifache Flexibilität, nämlich zum ersten die Flexibilität durch den Modulaufbau der Funktionseinheiten, die dadurch beliebig miteinander kombiniert werden können, zum zweiten die Flexibilität durch die wahlweise Verkleidung der Funktionsmodule mit Wänden und drittens die Flexibilität im Aufbau der Module selbst durch Verwendung der Profile.
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Als Profil werden bevorzugt vorhandene Profile, insbesondere Aluminiumkonstruktionsprofile verwendet. Der Aufbau der Modulrahmen ist dadurch besonders kostengünstig möglich. Als Verkleidung können alle möglichen Wandelemente verwendet werden, beispielsweise Platten jeglicher Art, einschließlich Glasplatten, aber auch Platten mit eingebauten Fenstern oder Türen. Die Module können als Funktion insbesondere die Funktion einer Maschine, insbesondere Arbeitsmaschine, einer elektrischen oder elektronischen Einrichtung wie Generatoren, Transformatoren und Schaltanlagen sowie beispielsweise die Funktion eines Kontrollraums, eines Besprechungsraums, eines Sanitärmoduls usw. haben. Die Module sind über geeignete Schnittstellen miteinander verbindbar, wobei diese bevorzugt an zwei oder mehr, insbesondere allen Seiten der Module vorgesehen sind. Dadurch ist ein dreidimensionaler Aufbau von Industrieanlagen aus den erfindungsgemäßen Funktionsmodulen möglich. Die Module sind auch besonders gut transportierbar und bevorzugt so gefertigt, dass sie als Container transportierbar, insbesondere verschiffbar sind. Industrieanlagen können dadurch sehr einfach und kostengünstig weltweit aufgebaut werden.
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Die Verkleidungsplatten können sowohl als Außenverkleidung als auch als Innenverkleidung, insbesondere Zwischenwände, ausgebildet sein.
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Die erfindungsgemäßen Funktionsmodule können auch zum Aufbau von Computerrechenzentren eingesetzt werden. Die Funktionsmodule können dabei einerseits Energiemodule, beispielsweise mit Transformator, Generator und/oder unterbrechungsfreier Stromversorgung sein, und andererseits Servermodule. Bevorzugt werden diese beidseits einer zentralen Stromschiene und/oder Kühleinrichtung angeordnet. Mit derartigen Funktionsmodulen können Computerrechenzentren praktisch ohne weiteres auf der grünen Wiese errichtet werden, wobei das Rechenzentrum sukzessive aufgebaut werden kann und von Anfang an einsatzbereit ist. Das so aufgebaute Rechenzentrum ist jederzeit entsprechend erweiterbar durch Hinzufügen weiterer Energiemodule und/oder Servermodule.
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Die Erfindung betrifft ferner ein Modulsystem für zu errichtende Industrieanlagen oder Gebäude, mit wenigstens zwei Funktionsmodulen. Die Funktionsmodule umfassen jeweils einen aus Profilen gefertigten Rahmen und bilden jeweils auf einen spezifischen Verwendungszweck bezogen in sich abgeschlossene Funktionseinheiten. Zum Bilden einer übergeordneten Funktionseinheit sind die Funktionsmodule miteinander kombinierbar.
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Vorzugsweise ist ein gemeinsamer Versorgungsstrang zur Energieversorgung der Funktionsmodule vorgesehen, welcher insbesondere eine Stromschiene umfasst.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung umfasst das System zumindest ein erstes Funktionsmodul, welches eine Server-Einheit bildet, und ein zweites Funktionsmodul, welches eine Energieversorgungseinheit bildet, wobei die Funktionsmodule zum Bilden eines Computer-Rechenzentrums miteinander verbindbar sind.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung umfasst das System drei Funktionsmodule, welche in verbundenem Zustand gemeinsam die Energieversorgungseinheit bilden, wobei in einem der Funktionsmodule ein Transformator, in einem weiteren Funktionsmodul ein Generator und in dem verbliebenen Funktionsmodul eine unterbrechungsfreie Stromversorgung (USV) untergebracht ist.
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Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Errichten von Industrieanlagen oder Gebäuden, mit den Schritten:
Bereitstellen von wenigstens zwei Funktionsmodulen, welche einen aus Profilen gefertigten Rahmen umfassen und welche jeweils auf einen spezifischen Verwendungszweck bezogen in sich abgeschlossene Funktionseinheiten bilden, und
Kombinieren der Funktionsmodule zum Bilden einer übergeordneten Funktionseinheit oder der gesamten Industrieanlage / des gesamten Gebäudes.
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Die Erfindung wird nachfolgend beispielhaft unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
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1 zeigt einen aus Profilen gefertigten Rahmen eines erfindungsgemäßen Funktionsmoduls.
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2 veranschaulicht die Verkleidung des Rahmens gemäß 1 mit flächigen Wandelementen.
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3 zeigt ein erfindungsgemäßes Funktionsmodul in Form eines Schaltanlagensystems.
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4 zeigt ein erfindungsgemäßes Funktionsmodul in Form eines Transformatormoduls.
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5 zeigt ein erfindungsgemäßes Funktionsmodul in Form eines Kontrollraummoduls.
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6 zeigt eine Industrieanlage, die aus erfindungsgemäßen Funktionsmodulen aufgebaut ist.
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7 zeigt ein Rechenzentrum, das aus erfindungsgemäßen Funktionsmodulen aufgebaut ist.
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Der in 1 dargestellte Grundaufbau eines Funktionsmoduls besteht aus einem aus Profilstreben 12 gefertigten Rahmen 14, der zur Aufnahme der einzelnen Einbauten dient.
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Der Rahmen 12 ist in der Größe und dem Aufbau sehr flexibel und kann an die Anforderungen des Funktionsmodules angepasst werden.
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Als Einzelmodul kann das Funktionsmodul nun die verschiedensten Arten von Equipment aufnehmen und dadurch eine für sich abgeschlossene oder zur Kombination mit weiteren Funktionsmodulen gedachte Einheit darstellen. Das heißt, die jeweilige Funktion kann durch ein Funktionsmodul allein oder durch zwei oder mehr miteinander kombinierte Funktionsmodule realisiert sein.
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Die Verkleidung kann gemäß 2 durch flächige Wandelemente wie Deckenplatten 16, Glasplatten 18 und Wandplatten 19 realisiert werden. Türen 17 können ebenfalls vorgesehen sein.
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Zum Transport zum Einsatzort können auch einzelne Funktionsmodule in offenerer Bauweise mit einem Holzverschlag, oder Planen versehen werden.
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Als Einzelmodul findet das System Anwendung im Bereich Industrieanlagen, um z.B. eine komplette Schaltanlage 21 aufzunehmen und so ein Funktionsmodul 10 in Form eines Schaltanlagenmoduls zu bilden, wie in 3 dargestellt ist. Außerdem kann ein erfindungsgemäßes Funktionsmodul 10 auch als Transformatormodul mit einem Transformator 22 (4), als Kontrollraummodul, das einen Kontrollraum 26 bereitstellt (5), als Besprechungsraummodul, als Sanitärmodul, oder als Prozessmodul mit integrierten Prozessabschnitten ausgebildet sein.
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Die Funktionsmodule 10 oder eine Kombination aus mehreren Funktionsmodulen 10 können einzeln oder als komplexe Einheit mit handelsüblichen Sandwich-Platten verkleidet werden. Ausschnitte für Türen, Fenster oder Tore sind dabei möglich.
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Erfindungsgemäß kann also ein komplett vorgefertigtes Funktionsmodul 10 bereitgestellt werden, das sehr einfach durch seine Mobilität weltweit zum Einsatz gebracht werden und dort als komplett funktionsfähige Einheit zum Einsatz kommen kann.
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Als Kombination verschiedener einzelner Funktionsmodule 10 kann am Einsatzort eine komplexe Industrieanlage errichtet werden.
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Kombiniert werden können zum Beispiel verschiedene Equipment-Module wie vorstehend beschrieben und in 3–5 dargestellt zu einem kompletten Prozess oder Schalthaus mit Kontrollraum.
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Dadurch ist im Gegensatz zum konventionellen Aufbau kein herkömmliches Gebäude mehr notwendig. Dadurch wird die Bauzeit solcher Industrieanlagen erheblich verkürzt.
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Ein Vorteil der Erfindung besteht insbesondere darin, dass eine Basis für vorgefertigte Funktionsmodule 10 bereitgestellt wird, welche dann vor Ort kombiniert werden können, um dadurch eine komplexen Aufbau zu realisieren.
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Gemäß 6 können durch Kombination von einzelnen Funktionsmodulen 10, ggf. unter Einsatz von Bodenelementen 28, auch komplexe Komplettanlagen mit teilweise verkleideten Bereichen und offenen Prozessabschnitten aufgebaut werden.
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Als Alternative für herkömmliche Gebäude-Lösungen für Rechenzentren können gemäß 7 mehrere der vorstehend beschriebenen einzelnen Module 10 in Form von Energiemodulen 32 und Servermodulen 34 in Verbindung mit einem Stromschienen-/Kühlsystem 30 zum Einsatz kommen. Dadurch entfallen die teuren Gebäude und das Rechenzentrum wird skalierbar.
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In solchen Rechenzentren sind neben der Energieversorgung, die in der Regel in einem Energiegebäude untergebracht wird, auch Räume zur Unterbringung der Server erforderlich.
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Hier ist praktisch die komplette Kapazität des Rechenzentrums von Beginn an gebäudetechnisch zur Verfügung zu stellen. Im Gegensatz zur herkömmlichen Bauweise bietet der Aufbau mit erfindungsgemäßen Funktionsmodulen 10 in diesem Bereich erhebliche Vorteile.
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Zum einen ist der Aufbau des Rechenzentrum auf einem Freigelände ohne jegliche Gebäude möglich.
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Zum anderen besteht eine Skalierbarkeit durch schrittweisen Aufbau der Energiemodule, Servermodule und der Versorgungslinie.
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Weiterhin ist eine einfache Verbindung aller Module durch eine zentrale Versorgungslinie ermöglicht, wobei die Versorgungslinie z.B. eine Stromschiene und/oder eine Kühlung umfassen kann.
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Außerdem ist die komplette Lösung nicht ortsgebunden und kann jederzeit komplett oder teilweise an anderen Aufstellungsorten zum Einsatz kommen.
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In Rechenzentren könnten insbesondere folgende Module zum Einsatz kommen:
- a) Energiemodul mit Transformator
- b) Energiemodul mit Generator
- c) Energiemodul mit unterbrechungsfreier Stromversorgung (USV)
- d) Servermodul
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Eventuell können zusätzlich Funktionsmodule im Bereich Administration zum Einsatz kommen, wie Büro-, Sanitär- oder Besprechungsraummodule.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Funktionsmodul
- 12
- Profilstrebe
- 14
- Rahmen
- 16
- Deckenplatte
- 17
- Tür
- 18
- Glasplatte
- 19
- Wandplatte
- 21
- Schaltanlage
- 22
- Transformator
- 26
- Kontrollraum
- 28
- Bodenelement
- 30
- Stromschienen-/Kühlsystem
- 32
- Energiemodul
- 34
- Servermodul
