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Die Erfindung betrifft ein Fertiggebäudesystem aus containerbasierten, transportierbaren Gebäudemodulen, das flexibel an unterschiedliche Bedarfe und örtliche Gegebenheiten anpassbar ist.
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Bekannt ist, Fertiggebäudemodule in Form von Wohncontainern nach Art eines Baukastensystems miteinander zu verbinden und somit komplexere Wohn- bzw. Fertiggebäudesysteme zu schaffen. Durch die Verwendung derartiger containerbasierter Fertiggebäudemodule ist ein schneller Transport mit herkömmlichen Straßen- und Schienenfahrzeugen ebenso wie der schnelle Aufbau und ggf. auch der Abbau des Fertiggebäudesystems ermöglicht.
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Ein aus Wohncontainern zusammengestelltes Fertiggebäudesystem beschreiben beispielsweise
DE 20 2005 020 491 U1 oder
DE 20 2010 002 471 U1 . Demgemäß werden standardisierte Schiffscontainer verwendet, um daraus komplexere bauliche Gebäudestrukturen zu schaffen.
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Die bekannten Wohncontainersysteme bieten zwar die Möglichkeit der flexiblen Zusammenstellung der einzelnen Module. Nachteilig ist jedoch, dass diese an eine verfügbare Infrastruktur gebunden sind, d. h., sie müssen an ein vorhandenes Strom-, Wasser-, Abwasser- und ggf. auch Heizungsnetz angeschlossen werden.
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Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein weitestgehend autark betreibbares Fertiggebäudesystem aus containerbasierten, transportablen Fertiggebäudemodulen bereitzustellen.
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Diese Aufgabe wird durch ein Fertiggebäudesystem mit den kennzeichnenden Merkmalen nach dem Anspruch 1 gelöst; zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung sind in den Ansprüchen 2 bis 10 aufgeführt.
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Das Fertiggebäudesystem umfasst mehrere containerbasierte Fertiggebäudemodule. Mindestens eines dieser Fertiggebäudemodule ist ein Wohnmodul, mindestens eines ein Technikmodul und mindestens eines ein Sanitärmodul. Die transportablen Fertiggebäudemodule besitzen nahezu einheitliche Maße, die sich an die bekannten Abmessungen von Standardcontainern anlehnen. Vorzugsweise beträgt die Breite 3,125 m und die Höhe 3,000 m; das Fertiggebäudemodul besitzt hierbei als Langversion eine Länge von 6,250 m (ähnlich einem 40' Standardcontainer) und als Kurzversion eine Länge von 3,125 m (ähnlich einem 20' Standardcontainer).
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Nach Maßgabe der Erfindung weist das Fertiggebäudesystem ferner mehrere Dachmodule mit einer jeweils darauf angebrachten Fotovoltaikanlage, eine oder mehrere Wärmepumpen, ein oder mehrere Warmwasserspeicher, eine Batterieanlage, mindestens eine Abwasseranlage sowie einen Regenwasserspeicher mit einer Wasseraufbereitungseinheit auf. Die neben- und/oder übereinander angeordneten Fertiggebäudemodule sind sowohl elektrisch als auch wasser- und klimatechnisch über Verbindungsanschlüsse miteinander verkoppelt.
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Einer der Vorteile der Erfindung ist, dass das Fertiggebäudesystem aufgrund der Komponenten und deren Kopplung unabhängig von externen Energiequellen betreibbar ist. Zudem erfolgt die Wasserversorgung unter weitgehender Nutzung natürlich vorhandener Ressourcen.
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Mittels der Fotovoltaikanlage und der Batterieanlage wird die kontinuierliche Energieversorgung des Gebäudesystems mit elektrischer Energie sichergestellt.
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Der Warmwasserspeicher dient zur Versorgung der einzelnen Fertiggebäudemodule mit Warmwasser. Zudem wird der Warmwasserspeicher zur Speicherung thermischer Energie genutzt, indem mittels der oder den Wärmepumpen Wärmeenergie aus der Abluft der Fertiggebäudemodule zur Erwärmung des Wassers im Warmwasserspeicher verwendet wird. Die gespeicherte Wärmeenergie kann wiederum zur Klimatisierung der Fertiggebäudemodule - alternativ oder neben einer elektrischen Beheizung - genutzt werden.
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Durch den Gebrauch von aufgefangenem Regenwasser mittels des Regenwasserspeichers wird der Bedarf von extern zugeführtem Frischwasser reduziert. Bei geeigneter Ausbildung der Wasseraufbereitungseinheit ist die Wasserversorgung des Fertiggebäudesystems sogar ohne externe Frischwasserzufuhr möglich. Das Regenwasser wird bevorzugt als Brauchwasser für den Betrieb von Toiletten, Waschmaschinen und/oder Geschirrspülern eingesetzt. Hierzu wird das Regenwasser mittels der Wasseraufbereitungseinheit durch Filterung antibakteriell aufbereitet.
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Daneben können die Fertiggebäudemodule aufgrund ihrer Containerbauweise mit herkömmlichen Kraftfahrzeugen transportiert und mit Flurfördergeräten oder Kränen verladen werden. Ebenso wie der Transport ist eine schnelle und einfacher Montage oder auch Demontage möglich, da die Fertiggebäudemodule nach Art eines Baukastensystems miteinander verbindbar sind.
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Somit kann nach einer fachgerechten Fundamentierung - auch in lediglich rudimentär erschlossenen Gebieten - ein schneller, bedarfsgerechter Aufbau des Gebäudesystems einschließlich dessen Inbetriebnahme erfolgen. Mit dem erfindungsgemäßen Fertiggebäudesystem lassen sich so komplexe Gebäudesysteme, wie zum Beispiel Pflegeheime, Krankenhäuser, Kindertagesstätten, Studentenwohnheime oder größere Sozialwohnanlagen, in kurzer Zeit realisieren.
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Das Fertiggebäudesystem kann ein Bussystem aufweisen. Mittels diesem sind die die Fertiggebäudemodule, die Fotovoltaikanlagen, die eine oder mehreren Wärmepumpen, der oder die Warmwasserspeicher, die Batterieanlage, die mindestens eine Abwasseranlage sowie der Regenwasserspeicher, einschließlich seiner Wasseraufbereitungseinheit, mit einer zentralen Steuerungs- und Regelungsvorrichtung zur elektrischen sowie wasser- und klimatechnischen Steuerung und Regelung vernetzt.
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Vorzugsweise weist das im Fertiggebäudesystem verwendete containerbasierte Fertiggebäudemodul eine Rahmenkonstruktion mit einem Bodenrahmen, einem Dachrahmen sowie Eck- und Innensäulen auf. Die Rahmenkonstruktion ist zumindest teilweise aus verschweißten oder verschraubten Aluminiumprofilen aufgebaut. Zur Erleichterung der Verladung der Fertiggebäudemodule sind Staplerlaschen an der Rahmenkonstruktion angebracht. Die Rahmenkonstruktion kann zur Erhöhung der strukturellen Festigkeit außerdem mit Leichtbauelementen aus metallischen Schaumwerkstoffen verstärkt sein.
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In einer Ausgestaltung sind die Wandungen des Fertiggebäudemoduls doppelwandig ausgeführt. Hierzu besitzt das Fertiggebäudemodul eine nach oben abschließende Decke sowie eine Einschubdecke, wobei zwischen der Decke und der Einschubdecke ein Deckenzwischenraum ausgebildet ist. Das Fertiggebäudemodul schließt nach unten mit einem Unterboden ab; darüber befindet sich ein Doppelboden. Zwischen dem Unterboden und dem Doppelboden ist ein Bodenzwischenraum ausgebildet. Auch die Seitenwände sind doppelwandig ausgeführt. Sie weisen jeweils eine nach außen abschließende Außenwand sowie eine Innenwand auf, wobei zwischen der Außenwand und der Innenwand jeweils ein Seitenwandzwischenraum ausgebildet ist. Der Deckenzwischenraum, der Bodenzwischenraum und die Seitenwandzwischenräume sind als geschlossene, zumindest teilweise luftgefüllte Wärmedämmkammern ausgebildet. Die luftgefüllten Wärmedämmkammern verbessern den Wärmehaushalt und tragen zur Reduktion des Wärmeenergiebedarfs bei. Neben der Luftfüllung enthält die Doppelwandung vorzugsweise weitere Dämmstoffe zur Wärme-, Schall- und/oder Feuchtigkeitsdämmung, wie zum Beispiel Hartschaumplatten aus Polyurethan oder Polyisocyanurat, Steinwolle und/oder Klimamembranen.
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Die Wände, Decken und Böden bzw. deren Verkleidung sind mit auswechselbaren Wandelementen versehen; es werden beispielsweise Kunststoff-, Holz-, Faserzement- und/oder Gipskartonplatten verwendet. In einer Ausgestaltung können die Wandungen aus metallischen Schaumwerkstoffen aufgebaut sein. Hierdurch ist - bei geringem Gewicht - eine sehr hohe mechanische Stabilität der Fertiggebäudemodule erreichbar. Zudem eignen sich derartig aufgebaute Fertiggebäudemodule aufgrund der guten elektromagnetischen Abschirmung und des hohen Widerstandes gegen ballistische Einwirkungen für autarke Fertiggebäudesysteme in Krisengebieten.
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Durch eine teilweise Außenverkleidung des Fertiggebäudemoduls mit metallischen Faser- und/oder Schaumwerkstoffen können vergleichbare Effekte erreicht werden. Ein zusätzlicher Vorteil der Außenverkleidung mit derartigen metallischen Werkstoffen ist die Temperaturhomogenisierung an der Außenhülle der Fertiggebäudemodule, wodurch das Auftreten von lokalen Wärme- und Kältebrücken vermindert wird.
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In einer Ausgestaltung besitzt jedes der Fertiggebäudemodule eine Klimaanlage, die mindestens einen Zuluftkanal zur Zuführung von klimatisierter Luft in einen Innenraum des Fertiggebäudemoduls und einen Abluftkanal zur Ausleitung der Abluft aus dem Innenraum umfasst.
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Hierbei kann - insbesondere für Wohnmodule - vorgesehen sein, dass das containerbasierte Fertiggebäudemodul ein oder mehrere mit dem Zuluftkanal verbundene Zuluftventile aufweist, die zum Beispiel im Doppelboden und/oder in den Innenwänden der Zwischenwände im Bereich des Doppelbodens angeordnet sind.
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Weiterhin kann das Fertiggebäudemodul ein oder mehrere mit dem Abluftkanal verbundene Abluftventile umfassen, die zum Beispiel in der Einschubdecke eingebaut sind.
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Durch diese Ausgestaltungen ist die Steuerung der Volumenströme der Zuluft und/oder der Abluft mittels der Zuluft- und/oder Abluftventile und folglich eine besonders effektive Durchlüftung bzw. Klimatisierung der Räume gewährleistet.
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Die Fertiggebäudemodule weisen bei Bedarf eine Wasseranlage mit Frisch- und Abwasserleitungen zur Versorgung des Fertiggebäudemoduls mit Warm- und Kaltwasser sowie zur Ausleitung von Abwasser auf.
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In einer Ausgestaltung eines der vorstehend offenbarten Fertiggebäudemodule sind die elektrischen Leitungen, der Zuluft- und Abluftkanal sowie die Frisch- und Abwasserleitungen vorzugsweise im Deckenzwischenraum, im Bodenzwischenraum und/oder in den Seitenwandzwischenräumen angeordnet, wobei an den Seitenwänden im Bereich des Deckenzwischenraums die Verbindungsanschlüsse zum externen Anschluss der elektrischen Anlage, der Wasseranlage und der Klimaanlage angebracht sind. Dies erleichtert das elektrische sowie wasser- und klimatechnische Verbinden der Fertiggebäudemodule während der Montage aufgrund der guten Zugänglichkeit der Verbindungsanschlüsse beim Absetzen von nebeneinander positionierten Fertiggebäudemodulen auf dem Fundament.
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Weiterhin können die Abluftkanäle aus den containerbasierten Fertiggebäudemodulen mit der oder den Wärmepumpen zur Abluftwärmerückgewinnung verbunden sein. Mittels der Wärmeenergie der Abluft wird das Wasser des Warmwasserspeichers erwärmt, dass als Warmwasser weiterverwendet und/oder dessen gespeicherte thermische Energie zur Klimatisierung der Fertiggebäudemodule genutzt wird.
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Die Dachmodule weisen vorzugsweise ein geneigtes Dach bzw. eine Dachschräge mit einer Neigung von insbesondere im Bereich von 10° bis 15 °auf. Auf dem Dach ist jeweils eine der Fotovoltaikanlagen angebracht bzw. installiert.
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Die eine oder mehreren Wärmepumpen, der oder die Warmwasserspeicher sowie die Batterieanlage sind bevorzugt im Technikmodul angeordnet.
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Das Sanitärmodul weist in einer Ausgestaltung des Fertiggebäudesystems jeweils eine der Abwasseranlagen auf. Hierbei wird das aus den weiteren Fertiggebäudemodulen über Kunststoffrohre abgeführte Abwasser gesammelt, d. h., die Abwasseranlage ist in der einfachsten Ausgestaltung ein Sammler für das Abwasser aus den Fertiggebäudemodulen. Falls erforderlich eine Hebeanlage integriert sein. Je nach Anforderung kann das Abwasser direkt in ein vorhandenes Abwasserkanalnetz ausgeleitet oder mittels einer Klärvorrichtung behandelt werden.
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Neben dem Wohnmodul, Technikmodul und Sanitärmodul kann das Fertiggebäudesystem ferner ein oder mehrere Verbindungsmodule aufweisen, die zum Beispiel als Durchgang oder als Vorraum dienen.
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Die Verbindung von übereinander angeordneten Fertiggebäudemodulen ebenso wie die Verbindung des Dachmoduls auf dem (obersten) Fertiggebäudemodul erfolgt beispielweise mit Stapelkegeln (engl. stacking cones) in den Ecken des jeweiligen Fertiggebäudemoduls sowie mit Spannkeilen oder mittels einer Schraubverbindung an der Oberseite und eine Zentriereinheit bzw. eine selbstzentrierenden Platte an der Unterseite.
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Die Erfindung ist nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels und mit Bezug auf die schematischen Zeichnungen näher erläutert. Dazu zeigen:
- 1: ein Fertiggebäudesystem in Perspektivansicht,
- 2: ein Wohnmodul in der Seitenansicht,
- 3: ein Wohnmodul oder Verbindungsmodul in der Draufsicht,
- 4: ein Technikmodul in der Draufsicht,
- 5: ein Sanitärmodul in der Draufsicht,
- 6: ein Dachmodul in der Seitenansicht,
- 7: ein Dachmodul in der Draufsicht,
- 8: ein Fertiggebäudesystem in der Draufsicht, und
- 9: eine Zentriereinheit in Drauf-, Front- und Seitenansicht.
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Das Fertiggebäudesystem - siehe hierzu 1 - ist flexibel aus den containerbasierten Fertiggebäudemodulen 1 zusammenstellbar, die aneinander aufgereiht, aber auch übereinander aufgestellt werden können, sodass das Fertiggebäudesystem flexibel an den funktionalen Bedarf und das vorhandene Platz- bzw. Raumangebot anpassbar ist.
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Die Seitenansicht eines als Wohnmodul 1.1 ausgebildeten Fertiggebäudemoduls 1 nach der 2 verdeutlicht die Lage der Verbindungsanschlüsse, die zur Kopplung der elektrischen Anlage, des Bussystems sowie der Wasser- und Klimaanlagen dienen.
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Die Draufsicht des containerbasierten Fertiggebäudemoduls 1 nach der 3, das sowohl ein Wohnmodul 1.1 oder alternativ ein Verbindungsmodul 1.4 sein kann, zeigt die doppelwandigen Seitenwände und vier Ecksäulen (ohne Bezugszeichen). Die Seitenwände sind mit Durchbrüchen versehen, in die die Türen und die Fenster (ebenfalls ohne Bezugszeichen) eingesetzt sind. Die äußeren Abmessungen des als Wohnmodul 1.1 ausgebildeten Fertiggebäudemoduls 1 betragen 6,250 m (Länge), 3,125 m (Breite) und 3,000 m (Höhe).
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Im ähnlich aufgebauten Technikmodul 1.2 gemäß der 4 sind drei Warmwasserspeicher 5, die Wärmepumpe 4 sowie die Batterieanlage 6 installiert.
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Die Wärmepumpe 6 ist eine Luft-Wasser-Wärmepumpe mittels der aus der Abluft anderer Fertiggebäudemodule 1 durch Abluftwärmerückgewinnung das in den drei Warmwasserspeichern 4 vorhandene Wasser erwärmt wird. Das Warmwasser wird über Frischwasserleitungen in andere Fertiggebäudemodule 1 verteilt; gleichzeitig dienen die Warmwasserspeicher 4 als Wärmepuffer der Klimaanlage.
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Die Batterieanlage 6 gewährleistet als Puffer und Speicher der elektrischen Energie aus den Fotovoltaikanlagen 3 die unterbrechungsfreie Versorgung des Fertiggebäudesystems mit elektrischer Energie.
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Das Sanitärmodul 1.3 gemäß der 5, in dem beispielsweise das Waschbecken, die Dusche, die Badewanne und/oder die Toilette untergebracht sind, umfasst einen abgetrennten Bereich mit der Abwasseranlage 7 zum Sammeln des Abwassers. Das Abwasser wird nach dem Zusammenführen in der Abwasseranlage 7 über ein durch die Seitenwand geführtes Rohr in das vorhandene Abwasserkanalnetz eingespeist. Die äußeren Abmessungen des dargestellten Sanitärmoduls 1.1 betragen 3,125 m (Länge), 3,125 m (Breite) und 3,000 m (Höhe).
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Das Dachmodul 2 nach der 6 und der 7 besitzt ein 15° geneigtes Dach, auf dem die Fotovoltaikanlage 3 installiert ist.
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Das Fertiggebäudesystem gemäß der 8 zeigt neben der modularen Zusammenstellung der Wohnmodule 1.1, des Technikmoduls 1.2, des Sanitärmoduls 1.3 und der Verbindungsmodule 1.4 den Regenwasserspeicher 8 mit der integrierten Wasseraufbereitungseinheit 9. Diese Wasseraufbereitungseinheit 9 umfasst einen Filter, mit dem das Regenwasser zu Brauchwasser aufbereitet wird. Das Brauchwasser ist insbesondere zum Betrieb von Toiletten, Waschmaschinen und Geschirrspülern vorgesehen. Die elektrischen Anlagen, Klimaanlagen und Wasseranlagen der Fertiggebäudemodule 1 sind über (nicht dargestellte) Leitungen bzw. Verrohrungen miteinander verbunden bzw. vernetzt.
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Die Zentriereinheit gemäß der 9 wird zum Verbinden der Fertiggebäudemodule verwendet, indem beispielsweise ein, zwei, drei oder vier Fertiggebäudemodule im Bodenbereich arretiert werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Fertiggebäudemodul
- 1.1
- Wohnmodul
- 1.2
- Technikmodul
- 1.3
- Sanitärmodul
- 1.4
- Verbindungsmodul
- 2
- Dachmodul
- 3
- Fotovoltaikanlage
- 4
- Wärmepumpe
- 5
- Warmwasserspeicher
- 6
- Batterieanlage
- 7
- Abwasseranlage
- 8
- Regenwasserspeicher
- 9
- Wasseraufbereitungseinheit
- 10
- Verbindungsanschlüsse
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 202005020491 U1 [0003]
- DE 202010002471 U1 [0003]
