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Die
Erfindung betrifft ein Kinderplanschbecken, welches einen Boden
und Seitenwände
aufweist und mit Wasser befüllbar
ist.
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Es
ist bekannt, daß die
Wassererwärmung
in Planschbecken durch Wärmeaustausch
mit der Luft stattfindet.
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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.
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Das
Gartengerät
Planschbecken erfreut gerade die Kleinkinder, weil See und Schwimmbad
in diesem Alter durch Tiefe, Unübersichtlichkeit
und Wassertemperatur wenig attraktiv sind.
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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 û 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.
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Aus
der
DE 74 25 716 U ist
ein aufblasbares Badebecken mit einem geschlossenen Boden bekannt,
bei dem das Wasser durch Sonnenstrahlung erwärmt wird. Insbesondere weist
die Oberseite des Beckenbodens eine dunkle Färbung auf, damit die Strahlungsenergie
aufgenommen und als Wärmeenergie
an das Wasser abgegeben werden kann. Zur Steigerung des Bräunungseffektes
beim Sonnenbaden sind die Seitenwände des Beckens mit einer weißen oder
metallischen Oberfläche
versehen. Die Sonnenstrahlung wird durch diese helle Oberfläche reflektiert.
Aufgrund der Lichtbrechung an der Wasseroberfläche wird nun ein großer Teil
der Strahlung in das Wasser zurückgeworfen
und trifft auf den Körper
des Badenden.
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Die
Erfindung hat es sich ausgehend von der
DE 74 25 716 U zur Aufgabe
gemacht, das bekannte Kinderplanschbecken derart zu verbessern,
daß sich das
in diesem befindliche Wasser schneller und auf höhere Temperaturen erwärmt.
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Die
Erfindung wird mit einem Kinderplanschbecken nach Anspruch 1 gelöst.
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Hierbei
ist gezielt das Prinzip erreicht worden, welches den Innenraum von
Autos bei Sonnenbestrahlung extrem aufheizt.
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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.
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(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.)
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Das
System besteht folglich aus zwei Komponenten.
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Um
die bisher ungenutzte Strahlungsenergie sinnvoll zu nutzen, wird
auf zwei bekannte physikalische Effekte zurückgegriffen:
- I.
Eine schwarze, bzw. dunkle, Fläche
absorbiert einen großen
Teil der einfallenden Sonnenstrahlung und gibt diese Energie als
Wärmestrahlung wieder
ab.
Deswegen ist es sinnvoll die Flächen des Planschbeckens dementsprechend
auszustatten.
- II. 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.
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Mit
der Abdeckung wird dieser Effekt genutzt:
Das einfallende Sonnenlicht
durchdringt die Abdeckung nahezu ungehindert. Die emittierte Wärmestrahlung
der absorbierenden Flächen
liegt im infraroten Bereich des elektromagnetischen Spektrums und
wird von der Abdeckung weitgehend reflektiert. Dies führt zur
weiteren Erwärmung
des Systems mit starker Erwärmung
des Luftraums zwischen Wasseroberfläche und Abdeckung.
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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.
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Wird
die Abdeckung mit einem die Sonnenstrahlung gut absorbierendem Material
(bzw. einer Farbe) ausgestattet, 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.
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Das
Kinderplanschbecken wird im folgenden anhand eines gängigen Modells
als Ausführungsbeispiel
erklärt.
Das Kinderplanschbecken ist jedoch nicht an diese äußere Form
(luftbefüllt,
rund) oder Gestaltung gebunden. Sie dient lediglich der Erläuterung
eines Ausführungsbeispieles.
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Die 1 und 2a–c zeigen
ein Ausführungsbeispiel
eines Kinderplanschbeckens nach der Erfindung.
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Die 1 zeigt
eine schematische Darstellung in einer Seitenansicht. 2a eine
dreidimensionale Darstellung, 2b einen
Schnitt und 2c eine Draufsicht auf das Kinderplanschbecken.
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Als
Beispielmodell wird von einem Planschbecken ausgegangen, dessen
Seitenwände
aus drei, übereinander
angeordneten, aufblasbaren Ringen 2 besteht.
- – Boden 1 und
wasserseitige Seitenwände 7 sind dadurch
gekennzeichnet, daß sie
zumindest teilweise mit einer gut solarabsorbierenden Farbe ausgestattet
sind. In diesem Beispiel in der Farbe Schwarz. 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 1 (Bodenfolie) und in diesem Fall den untersten,
inneren Ring 2, weil dort garantiert ist, daß diese
Flächen
wasserbedeckt sind.
- – Dieser
schwarze Boden 1 sowie die gleichfarbige, wasserberührende Innenseite
des Planschbeckens 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 1 bzw.
die wasserberührenden
Oberflächen
nun zusätzlich
bedruckt (also gestaltet) sind oder nicht, das Prinzip der Wassererwärmung bleibt
die Nutzung der Strahlungsenergie 5 der Sonne. Die schwarzen
Oberflächen
stellen kein Design oder Geschmacksmuster dar, es handelt sich (optimiert mit
der dazugehörigen Abdeckung 3)
um eine andere Technik der Wassererwärmung als bisher angewendet.
- – Eine
weitere Optimierung im Prozeß der
Wassererwärmung
wird erreicht, wenn der Boden 1, d. h. die Folie/Plane
des Bodens und die Seitenwände 7 zusätzlich wärmegedämmt ausgerüstet sind. Damit
wird verhindert, daß die
permanente Wärmeabgabe
des schwarzen Bodens 1 bzw. der Seitenwände 7 an das Wasser
durch (geringe) Wärmeabgabe
an den Untergrund (z. B. Wiese, Steine, Luft der Seitenwände) reduziert
wird.
- – Alleine
durch den Einsatz solarabsorbierend gestalteter Oberflächen wird
eine Verbesserung in Bezug auf die Wassererwärmung der momentanen Planschbecken
erreicht.
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Die
zweite Komponente (im System der Wassererwärmung durch Strahlungsenergie 5 der Sonne)
wird durch die transparente Abdeckung 3 des Planschbeckens
erreicht. Anhand des Beispiels des runden, ringförmig luftbefüllten Planschbeckens
wird die Abdeckung 3 ähnlich
einer Regenschutzhülle
von Kinderwägen
auf das Becken über
den obersten Wulst gezogen und z. B. mittels eines Gummizugs zwischen
mittlerem und oberem Ring 2 fixiert.
- – Die Benutzung
des Systems sieht vor, daß das Wasser
eine Weile vor Gebrauch und Benutzung eingelassen wird und an einem
sonnigen Platz mit der Abdeckung 3 versehen zum Aufwärmen stehen
gelassen wird.
- – Die
korrekte Anwendung des Systems sieht vor, einen Luftraum 4 zwischen
Wasseroberfläche
und Abdeckung 3 einzuhalten. 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
Abdeckung 3 dient vorsätzlich
der Optimierung der Nutzung der Strahlungsenergie 5 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. Dabei wird
allerdings ausschließlich über eine
höhere Erwärmung des
Lufteinschlusses 4 im Planschbecken und anschließendem Wärmeaustausch
des Wassers mit dieser Luft eine Wassererwärmung erreicht. Dieser Effekt
bedeutet nicht das maximale Ausschöpfen der Strahlungsenergie 5 der
Sonne. Praktisch angewendet ergibt eine schwarze Abdeckung 3 wenig
Sinn; die Gefahr der Verbrennung bei Kleinkindern ist zu hoch.
- – Die
transparente Abdeckung 3 erreicht an sich unabhängig vom
optimierten System bereits eine Verbesserung der Wassererwärmung von Planschbecken,
weil sie die Strahlungsenergie der Sonne nutzt. Zwischen Abdeckung 3 und Wasseroberfläche stellt
sich eine wesentlich höhere
Temperatur als an der Außenluft
ein. Die Wassererwärmung
wird dadurch beschleunigt.
- – Praktisch
wird die transparente Abdeckung 3 gestalterisch mit ins
Gesamtdesign des Planschbeckens 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
Abdeckung 3 ausgewählt.
Die Funktion der transparenten Abdeckung 3 bleibt dabei
erhalten und wirkt bedruckt sowie unbedruckt als Komponente des
Systems.
- – Eine
weitere Optimierung der Abdeckung 3 wird durch zusätzliche
wärmedämmende Eigenschaften,
z.B. durch Lufteinschlüsse
in der transparenten Abdeckung, ähnlich
wie sie im Gartenbaubereich Anwendung findet, erreicht.
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Im
folgenden werden die Vorteile des Kinderplanschbeckens 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
Abdeckung 3 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 des Systems erreicht. Nur der schwarze (dunkle, gut wärmeabsorbierende)
Boden/Innenraum in Kombination mit der strahlungsdurchlässigen Abdeckung
erreicht diese innovativen Erfolge.
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Nur
das Zwillingssystem beider Komponenten garantiert dem Verbraucher
die volle Leistung und den durchschlagenden Erfolg.