DE10148475A1 - Solar/Warmwasser-Planschbecken - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Becken, insbesondere Kinderplanschbecken, welches einen Boden und Seitenwände aufweist und mit Wasser befüllbar ist, wobei die Außenseite der Seitenwand zumindest teilweise aus einem Sonnenenergie absorbierenden Material besteht. DOLLAR A Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß der Boden zumindest teilweise mit einem, die Sonnenstrahlen gut absorbierenden Material beziehungsweise einer, die Sonnenstrahlen gut absorbierenden Farbe ausgestattet ist und das Becken durch eine transparente und die langwellige Wärmestrahlung aus dem infraroten Bereich des elektromagnetischen Spektrums reflektierende Folie beziehungsweise Plane mindestens teilweise verschließbar ist.

Description

• Es ist bekannt, daß die Wassererwärmung in Planschbecken durch Wärmeaustausch mit der Luft stattfindet.
• Die Dauer der Erwärmung und die maximal erreichbare Wassertemperatur sind von der Höhe der Außentemperatur abhängig. Die maximal erreichbare Wassertemperatur entspricht theoretisch der Außentemperatur; wird aber praktisch nicht erreicht, da die Wassererwärmung durch Wärmeaustausch mit der Luft ein sehr langsamer Vorgang ist.
• Selbst an einem sehr heißen Hochsommertag wird eine angenehme Badetemperatur erst gegen Abend erreicht.
• Das Gartengerät Planschbecken erfreut gerade die Kleinkinder, weil See und Schwimmbad in diesem Alter durch Tiefe, Unübersichtlichkeit und Wassertemperatur wenig attraktiv sind.
• Problematisch ist bei den derzeitigen Planschbeckenmodellen allerdings, daß:
  
• - das Wasser aus dem Gartenschlauch sehr kalt ist und
• - selbst bei äußerst sonnigem Wetter nur kurzer Wasserkontakt möglich ist, weil der Prozeß der Wassererwärmung durch Wärmeaustausch mit der Luft lange dauert.
• - das Wasser beim Wärmeaustausch mit der Luft hohe Außentemperaturen benötigt, damit es sich wenigstens um wenige Grade erwärmt. Ein durchschnittlich warmer Sommertag bedeutet damit immer noch eine lange Wartezeit auf angenehme Badetemperaturen.
• - warm eingefülltes Wasser trotzdem meist nach kurzer Zeit abkühlt.
• - das Planschbecken manchmal auf dem harten Boden der Terrasse (Verletzungsgefahr) aufgestellt werden muß, weil es für die Mütter sehr beschwerlich ist, mehrere Töpfe warmen Wassers bis in den Garten (Gras - weicher Untergrund) hinaus zu tragen.
• - es sich aufgrund des Wasserverbrauchs anbietet, das Planschbecken über Nacht oder evtl. für ein paar Tage stehenzulassen, was jedoch die Problematik der Wassererwärmung erneut aufwirft.
• Die Erfindung hat es sich zur Aufgabe gemacht, bekannte Becken bzw. Planschbecken derart zu verbessern, daß sich das in diesen befindliche Wasser schneller und auf höhere Temperaturen erwärmt.
• Dazu soll gezielt das Prinzip erreicht werden, welches den Innenraum von Autos bei Sonnenbestrahlung extrem aufheizt.
• Vor allem durch die schräge Frontscheibe dringen Sonnenstrahlen auf das schwarze Armaturenbrett, das sich durch die solarabsorbierende Farbe massiv erhitzt und zu einem großen Teil für die hohe Innentemperatur im Auto verantwortlich ist. Die emittierte Wärmestrahlung dringt zwar in den Fahrzeuginnenraum, kann aber durch das Glas so gut wie nicht mehr entweichen. Der Innenraum heizt sich extrem auf.
• Hierbei spielt die Außentemperatur eine untergeordnete Rolle. Das Beispiel des bei kühlen Außentemperaturen in der Sonne abgestellten, sich erhitzenden PKW verdeutlicht dies. (Zur Verdeutlichung der Umkehrschluß: Um diesen Effekt zu vermindern, kann man z. B. beim in der Sonne abgestellten PKW die Frontscheibe mit einem Karton abdecken. Der Innenraum wird dadurch weniger erhitzt.)
• Das System besteht folglich aus zwei Komponenten.
• Um die bisher ungenutzte Strahlungsenergie sinnvoll zu nutzen, wird auf zwei bekannte physikalische Effekte zurückgegriffen:
  
• A) Eine schwarze, bzw. dunkle, Fläche absorbiert einen großen Teil der einfallenden Sonnenstrahlung (Zeichnung II: 5) und gibt diese Energie als Wärmestrahlung (Zeichnung II: 6) wieder ab.
  Deswegen ist es sinnvoll die Flächen des Planschbeckens dementsprechend auszustatten (Zeichnung I: 1, 2).
• B) Eine transparente Folie oder Plane ist für den sichtbaren und den kurzwelligeren nicht sichtbaren, energiereicheren, Teil des einfallenden Sonnenlichts durchlässig.
  Langwellige Wärmestrahlung aus dem infraroten Bereich des elektromagnetischen Spektrums wird größtenteils reflektiert.
  Mit einer Abdeckfolie oder -plane (Anspruch 3, Zeichnung I, II: 3) wird dieser Effekt genutzt:
  Das einfallende Sonnenlicht durchdringt die Abdeckung nahezu ungehindert (Zeichnung II: 7). Die emittierte Wärmestrahlung der absorbierenden Flächen liegt im infraroten Bereich des elektromagnetischen Spektrums und wird von der Abdeckfolie weitgehend reflektiert (Zeichnung II: 8). Dies führt zur weiteren Erwärmung des Systems mit starker Erwärmung des Luftraums zwischen Wasseroberfläche und Abdeckung.
• Für die Erwärmung des Wassers sind daher zwei Quellen verantwortlich:
• Quelle I. Solarabsorbierende Flächen geben ihre Wärme durch Wärmeleitung an das Wasser ab
• Quelle II. Aufgeheizte Luft im Zwischenraum zwischen Wasseroberfläche und Abdeckung gibt Wärme durch Wärmeaustausch an das Wasser ab
• Wird die Abdeckung mit einem die Sonnenstrahlung gut absorbierendem Material (bzw. einer Farbe) ausgestattet (Anspruch 4), so wird bereits eine Verbesserung erreicht. Die aufgeheizte Abdeckung gibt Wärme zum Teil an den Zwischenraum zwischen Wasseroberfläche und Abdeckung ab. Das Wasser erhitzt sich dann durch Wärmeaustausch mit der Luft (Quelle II). Eine optimale Erwärmung ergibt sich jedoch durch Kombination von Quelle I und Quelle II.
• Das Solar/Warmwasser-Planschbecken wird im folgenden anhand eines gängigen Modells erklärt. Das Solar/Warmwasser-Planschbecken ist jedoch nicht an diese äußere Form (luftbefüllt, rund) oder Gestaltung gebunden. Sie dient lediglich der Erläuterung eines Ausführungsbeispieles.
• Als Beispielmodell wird von einem Planschbecken ausgegangen, dessen Seitenwände aus drei, übereinander angeordneten, aufblasbaren Ringen besteht.
• - Boden und wasserseitige Seitenwände sind dadurch gekennzeichnet, daß sie zumindest teilweise mit einer gut solarabsorbierenden Farbe ausgestattet sind. In diesem Beispiel in der Farbe Schwarz. (Zeichnung I: 1, 2). Dabei wird berücksichtigt:
• - Diese schwarzen Oberflächen erhitzen sich durch ihre sehr gute solarabsorbierende Eigenschaft extrem, sie können Verbrennungsgefahr bedeuten.
• - Die maximale Wassererwärmung würde bei diesem Beispiel erreicht durch durchgehend und ausschließlich dunkle Oberflächen.
• - Aus Rücksicht auf die Benutzer (Verbrennungsgefahr) wird das Becken nur auf den wasserBERÜHRENDEN Oberflächen mit dem solarabsorbierendem Schwarz ausgerüstet. D. h. konkret betrifft das die Oberfläche des Bodens (Bodenfolie) und in diesem Fall den untersten, inneren Ring, weil dort garantiert ist, daß diese Flächen wasserbedeckt sind.
• - Dieser schwarze Boden sowie die gleichfarbige, wasserberührende Innenseite des Planschbecken stellt für die Zielgruppe (kleine Kinder) ein extremes Design dar. Deswegen wird (auf Kosten der maximal möglichen Wassererwärmung) dieses Oberflächendesign durch zusätzliche Gestaltung entschärft (z. B. Wasserrose, Frösche auf schwarzem Untergrund). Ob der schwarze Boden bzw. die wasserberührenden Oberflächen nun zusätzlich bedruckt (also gestaltet) sind oder nicht, das Prinzip der Wassererwärmung bleibt die Nutzung der Strahlungsenergie der Sonne (siehe Patentanspruch 1, 2, 5 und 11). Die schwarzen Oberflächen stellen kein Design oder Geschmacksmuster dar, es handelt sich (optimiert mit der dazugehörigen Folie) um eine andere Technik der Wassererwärmung als bisher angewendet.
• - Eine weitere Optimierung im Prozeß der Wassererwärmung wird erreicht, wenn der Boden d. h. die Folie/Plane des Bodens und die Seitenwände zusätzlich wärmegedämmt ausgerüstet sind. Damit wird verhindert, daß die permanente Wärmeabgabe des schwarzen Bodens bzw. der Seitenwände an das Wasser durch (geringe) Wärmeabgabe an den Untergrund (z. B. Wiese, Steine, Luft der Seitenwände) reduziert wird. (Patentanspruch 8)
• - Alleine durch den Einsatz solarabsorbierend gestalteter Oberflächen wird eine Verbesserung in Bezug auf die Wassererwärmung der momentanen Planschbecken erreicht (Anspruch 2).
• - Die zweite Komponente (im System der Wassererwärmung durch Strahlungsenergie der Sonne) wird durch die transparente Abdeckung des Planschbecken erreicht (Zeichnung I: 1). Anhand des Beispiels des runden, ringförmig luftbefüllten Planschbeckens wird die Folie ähnlich einer Regenschutzhülle von Kinderwägen auf das Becken über den obersten Wulst gezogen und z. B. mittels eines Gummizugs zwischen mittlerem und oberem Ring fixiert.
• - Die Benutzung des Systems sieht vor, daß das Wasser eine Weile vor Gebrauch und Benutzung eingelassen wird und an einem sonnigem Platz mit der Abdeckfolie, -plane versehen, zum Aufwärmen stehen gelassen wird.
• - Die korrekte Anwendung des Systems sieht vor, einen Luftraum zwischen Wasseroberfläche und Abdeckfolie einzuhalten (Zeichnung I, II: 4). Das entspricht sowieso der Praxis, da in der Regel kein Planschbecken bis Oberkante gefüllt werden sollte; es würde beim Betreten sonst großflächig überlaufen.
• - Nach dem Badespaß wird das Becken möglichst sofort wieder zugedeckt, damit der Prozeß der Erwärmung weiter genutzt werden kann.
• - Die Folie dient vorsätzlich der Optimierung der Nutzung der Strahlungsenergie der Sonne in Kombination mit den solarabsorbierenden Oberflächen. Gleichzeitig stellt sie aber auch isoliert vom System, ausgerüstet mit einer solarabsorbierenden Farbe wie Schwarz, eine Verbesserung der herkömmlichen Modelle dar (Anspruch 4). Dabei wird allerdings ausschließlich über eine höhere Erwärmung des Lufteinschlusses im Planschbecken und anschließendem Wärmeaustausch des Wassers mit dieser Luft eine Wassererwärmung erreicht. Dieser Effekt bedeutet nicht das maximale Ausschöpfen der Strahlungsenergie der Sonne. Praktisch angewendet ergibt eine schwarze Abdeckfolie wenig Sinn; die Gefahr der Verbrennung bei Kleinkindern ist zu hoch.
• - Die transparente Abdeckfolie/-plane erreicht an sich unabhängig vom optimierten System bereits eine Verbesserung der Wassererwärmung von Planschbecken, weil sie die Strahlungsenergie der Sonne nutzt (Patentanspruch 3, 4, 11). Zwischen Abdeckung und Wasseroberfläche stellt sich eine wesentlich höhere Temperatur als an der Außenluft ein. Die Wassererwärmung wird dadurch beschleunigt.
• - Praktisch wird die transparente Abdeckfolie/-plane gestalterisch mit ins Gesamtdesign des Planschbecken integriert. D. h. es werden (auf Kosten der maximal möglichen Wassererwärmung) eventuell Gestaltungselemente aufgedruckt, beklebt o. ä. (z. B. Libellen, Schmetterlinge) oder es wird eine transparente Farbe der Folie/Plane ausgewählt. Die Funktion der transparenten Folie/Plane bleibt dabei erhalten und wirkt bedruckt sowie unbedruckt als Komponente des Systems (Patentanspruch 3, 4, 11).
• - Eine weitere Optimierung der Abdeckfolie/-plane wird erreicht durch zusätzliche wärmedämmende Eigenschaften (Patentanspruch 8); z. B. durch Lufteinschlüsse in der transparenten Folie/ Plane, ähnlich wie sie im Gartenbaubereich Anwendung findet.
• Im folgenden werden die Vorteile des Solar/Warmwasser-Planschbecken im Vergleich zu einem herkömmlichen Planschbecken aufgezeigt:
  
• - Das kalt eingelassene Wasser wird in einem kürzeren Zeitraum auf höhere Temperaturen aufgewärmt. Das stundenlange Warten auf annähernd angenehme Temperaturen wird deutlich verkürzt.
• - Die Benutzungsdauer/Jahr steigt wesentlich, weil sonnige Sommertage zur angenehmen Wassererwärmung genügen (nicht nur die extrem heißen Tage)
• - Die Benutzungsdauer des Einzelgebrauchs steigt ebenso wesentlich, weil nicht nur ein kurzer Wasserkontakt, sondern ausgiebiges planschen und baden stattfinden kann, weil durch das wärmere Wasser das Kind nicht so schnell auskühlt. Dies beschreibt denselben Effekt, weshalb im Hochsommer so gerne an aufgewärmten Seen gebadet wird.
• - Zur Warmwassergewinnung muß keine "künstliche" Energie (z. B. Warmwasserboiler, Wasserkocher o. ä.) eingesetzt werden. Die natürliche Strahlungsenergie der Sonne wird hierbei genutzt. Der Gebrauch gestaltet sich daher wesentlich ökonomischer und wirtschaftlicher.
• - Es lehrt einen verantwortungsvollen Umgang mit unseren Energieressourcen. Vor den Kindern, der nächsten Generation, wird überlegt und sparsam mit dem Trinkwasser und ohne weitere künstliche Energieaufwendung umgegangen. Durch den Schutz vor Verschmutzung sowie das stete eigenständige Wassererwärmen wird der Wasserverbrauch erheblich gesenkt - denn das Wasser kann tagelang im Becken belassen werden, statt wie oft praktiziert, vor täglichem Gebrauch immer wieder frisch eingelassen zu werden.
• - Ähnlich der umweltfreundlichen Solardusche im Campingbereich kann das Becken auch als mögliche, klein verpackbare mobile Badewanne (in der Nähe kalt fließender Gewässer) Verwendung finden.
• - Die Abdeckplane/-folie dient als Systemkomponente als auch gleichzeitig als Schutz vor Verunreinigung bei Nichtgebrauch (z. B. über Nacht).
• - Die Technik dieses Systems gestaltet sich sehr einfach und ist mühelos von den Kindern selbst bedienbar.
• - Von Vorteil ist, daß die Systemkomponenten im Planschbecken weitgehend integriert sind. Kein Zusatzgerät, keine zusätzliche Energiequelle, kein gefährliches Glas, kein Strom wird hierfür benötigt.
• - Die optimale Ausnutzung der Strahlungsenergie der Sonne wird nur über beide Komponenten, unser System, erreicht. Nur der schwarze (dunkle, gut wärmeabsorbierende) Boden/Innenraum in Kombination mit der strahlungsdurchlässigen Folie/Plane erreicht diese innovativen Erfolge. Um dies bei der Vermarktung zu verdeutlichen, wird das System folgenden bezeichnenden Markennamen erhalten:
• - ≙
  Nur das Zwillingssystem beider Komponenten garantiert dem Verbraucher die volle Leistung und den durchschlagenden Erfolg.

Claims (13)

1. Becken, insbesondere Kinderplanschbecken, welches einen Boden und Seitenwände aufweist und mit Wasser befüllbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Boden und/oder die Seitenwand zumindest teilweise mit einem die Sonnenstrahlung gut absorbierendem Material beziehungsweise einer Farbe ausgestattet ist.

2. Becken nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Material beziehungsweise die Farbe auf der Innen- und/oder Außenseite der Seitenwände angeordnet ist.

3. Becken, insbesondere Kinderplanschbecken, welches einen Boden und Seitenwände aufweist und mit Wasser befüllbar ist, insbesondere nach einem oder beiden der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Becken durch eine die Wärmestrahlung reflektierende Folie beziehungsweise Plane mindestens teilweise verschließbar ist.

4. Becken nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdeckung mit einem die Sonnenstrahlen gut absorbierendem Material beziehungsweise einer Farbe ausgestattet ist.

5. Becken nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine dunkle oder schwarze Farbe.

6. Becken nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdeckung randseitig eine Befestigungsvorrichtung zum Befestigen der Abdeckung auf der Seitenwand des Beckens aufweist.

7. Becken nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Befestigungsvorrichtung ein Gummizug vorgesehen ist.

8. Becken nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Boden und/oder die Seitenwand und/oder die Abdeckung wärmegedämmt sind.

9. Becken nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenwand aus einem oder mehreren, übereinander angeordneten Luftkammern gebildet ist.

10. Becken nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenwand kreisrund oder eckig, insbesondere viereckig ausgebildet ist.

11. Becken nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenwand, der Boden beziehungsweise die Abdeckung Bereiche mit geringer Wärmeabsorption, insbesondere farblich gestaltete oder durchsichtige Bereiche aufweist.

12. Becken nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Folie oder Plane während der Aufheizphase des im Becken befindlichen Wassers durch die Sonnenstrahlen das Becken mindestens teilweise abdeckt.

13. Verwendung einer Folie oder Plane zum Abdecken eines Beckens, insbesondere nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Folie bzw. Plane das Becken während der Aufheizphase des im Becken befindlichen Wassers durch die Sonnenstrahlen mindestens teilweise abdeckt.