DE2516204A1 - Abdeckung fuer freiluft-schwimmbaeder zu wasser-erwaermung durch sonnenstrahlung - Google Patents

Description

• Abdeckung für Preiluft-Schwimmbäder zur Wasser-Erwärmung durch Sonnenstrahlung Um die Benutzungsdauer von im Freien liegenden Schwimmbecken auszudehnen, werden sie vielfach mit einer Anlage zur Wasser-Heizung ergänzt. Hierbei wird das Wasser des Schwimmbeckens durch ein Heizsystem gepumpt, oder es befinden sich Heizelemente im Becken selbst, die Wärme an das Wasser abgeben. Derartige Anlagen sind verhältnismäßig kostspielig und insbesondere ist auch der Betrieb wegen des hohen Energiebedarfs teuer.
• Zum Schutz gegen kühle Witterung und auch gegen Wärmeverlust des Wassers werden auch Schwimmbad-Abdeckungen verwendet in einfacher Form, indem Plastik-Häute über das Schwimmbad gespannt werden, oder auch aufgeblasene Tragluft-Kuppeln. Zum Schutz gegen Wärme-Verlust sollen nach einem anderen Verfahren auch kleine, leichte Kunststoffkügelchen dienen, die auf die Oberfläche eines Freiluftschwimmbeckens geschüttet werden und dadurch eine wärmeisolierende Schicht bilden.
• Nachstehend wird ein neues Verfahren bzw. Material für eine Abdeckung beschrieben, das neben dem Schutz gegen Wärmeverlust als zusätzlichen Effekt eine höhere Erwärmung des Wassers durch Sonnen-Strahlen bewirkt als bei freier Oberfläche. Es handelt sich hierbei um eine auf dem Wasser schwimmende Abdeckung, die den bekannten sogenannten "reibhaus-Effekt" in neuartiger Weise für die Wassererwärmung eines Schwimmbeckens nutzt.
• Bekanntlich sind Glas- oder Kunststoff-Scheiben bzw. -Folien für kurzwellige Wärmestrahlen, wie sie auch von der Sonne ausgesendet werden, gut durchlässig, jedoch nicht oder nur eingeschränkt für langwellige Wärmestrahlen. Im Treibhaus treten also die kurzwelligen Wärme strahlen durch die umhüllenden Glas- oder Kunststoff -Dächer und--Wände hindurch und erwärmen den Innenraum bzw0 das dort befindliche Material. Die von diesem Material gespeicherte und bei relativ niedriger Temperatur zurückgestrahlte Wärme ist langwellig und wird durch die vorgeschriebenen Eigenschaften des Materials am Wiederaustritt gehindert. Es tritt also im Innern eine steigende Erwärmung bzw. ein Wärme-Stau auf.
• Diesem Prinzip folgend wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, Folien aus Plastik-Material mit derartigen physikalischen Eigenschaften, zweckmäßigerweise in aufroll- oder faltbaren Bahnen, auf das Wasser des Schwimmbeckens aufzulegen und die freie Oberfläche vollständig oder nahezu vollständig damit zu bedecken. Wie vorher beschrieben, wird dann die Folie die Sonnenstrahlen zur Erwärmung des Wassers hindurchlassen, jedoch die vom Wasser - mit Temperatur von etwa 15 - 2500 - ausgehende Rück-Strahl-ung hemmen. Es versteht sich von selbst, daß die Folien-Bahnen nur dann auf der Oberfläche ausgebreitet sein können, wenn das Schwimmbad nicht benutzt wird. Dies ist aber normalerweise ein großer Teil der Tageszeit, der dann für die gesteigerte Strahlungs-Erwärmung zur Verfügung steht. Es wird nachstehend noch beschrieben werden, wie die Folien-Bahnen bequem und schnell ausgebreitet und aufgerollt werden können. Während der Sachtzeit wirkt die Abdeckung als Isolation gegen Wärmeverlust durch Abstrahlung und vorbeistreichende kühle Luft, Das Material für die Abdeckung muß also derart ausgewählt sein, daß es in der vorbeschriebenen Weise gut durchlässig ist für kurzwellige Strahlung und wenig durchlässig für langwellige. Hierfür eignen sich Kunststoff-Folien aus den bekannten Materialien wie e rvc. PE und Acrvl. Denkbar ist auch die Verwendung von dünnen Glas-Geweb T da wle~schon erwähnt aucn wlas ablese speziellen physikalischen Eigenschaften hat.
• Damit die Abdeckung auf der Oberfläche schwimmt, müßte das Material leichter als Wasser sein oder von einem Gewicht und einer Oberflächenbeschaffenheit, daß es von der Oberflächenspannung des Wassers getragen wird. Dies kann .U. mit einer dünnen Kunststoff-Folie realisiert werden. Die Schwimmfähigkeit und auch die physikalischen Effekte werden verbessert, wenn die Abdeckung mit Tragluft-Zellen oder Schwimm-Körpern ausgestattet wird, die zweckmäßigerweise an der auf dem Wasser aufliegenden Unterseite angebracht sind. Die Trag- bzw. Schwimmelemente können dadurch gebildet werden, daß die Abdeckung aus einer kombinierten Folie besteht, wobei gemäß Abbildung 1a die obere Folie vorzugsweise glatt ist, und die unten angeheftete Folie ausgewölbte und geschlossene Zellen oder Streifen besitzt, die mit Zuluft gefüllt sind. Die Zellen können mit Abstand nebeneinandg liegen, wie in Abbildung ia im Querschnitt dargestellt, oder dicht nebeneinander, die die Abbildung ib als Beispiel zeigt. Es wäre auch eine Folie denkbar. die nur aus den vor erwähnten Unter-?olien besteht, also mit nach obeivETT--nen Zellen - jedoch mit einigen Nachteilen. Eine derartige Folie könnte in einer Lage gem. Abbildung ic auf die Wasser-Oberfläche aufgelegt sein, wobei die Auswölbungen Verdrängungskörper darstellen, oder in umgekehrter Auflage gem. Abbildung 1d. Ebenso könnte die Schwimmfähigkeit erreicht werden durch untergeklebte Trag-Elemente aus leichtem, schwimmfähigen Material, wie z. B. Styropor.
• Die Abbildung 2 zeigtYBeispiele für die Anordnung von Trag-Elementen, also Zellen bzw. Schwimmkörpern. In Abbildung 2a sind die Schwimm-Zellen Z1 sieb- oder waben-ähnlich über die Fläche der Folie verteilt; in Abbildung 2b sind die Zellen Z2 als Streifen dargestellt und in Abbildung 2c sind die Streifen Z3 in Teil-Zellen unterteilt. Größe, Abstand und Anzahl der Zellen bzw.
• Tragelemente richten sich nach den Erfordernissen der Schwimmfähigkeit. Ein kleiner Abstand zwischen der oberen bzw. außen liegenden Folie und der Wasseroberfläche ist erwünscht, da sich durch die dazwischen liegende Buft-Schicht - zwischen den Zellen und auch in den Tragzellen - der bekannte Doppelfenster-Effekt zur Wärmeisolation ergibt, der insbesondere während der Nacht wirksam wird. Dieser Effekt ist um so besser, je weniger Berührung und damit Wärmeleitung zwischen der Außen-Folie (mit Wärme-Brücken über die Trag-Zellen bzw. - Körper) mit dem Wasser vorhanden ist. Aus diesem Grund ist auch eine Folien-Abdeckung mit Trag- Zellen einer nur einfachen aulgelegten, glatten Folie, wie eingangs erwähnt, vorzuziehen. Relativ wenig Trag-Zellen oder -Körper bieten auch den Vorteil einer möglichst freien Fläche für ungehinderten Durchtritt der Sonnenstrahlen. Es ist also bei der Ausführung der Folie ein Optimum zu suchen zwischen dem Strahlungs- und Isolationsverhalten sowie der Schwimmfähigkeit.
• Die Abdeck-Folie ist auf der Oberseite, die der Sonne zugekehrt ist, in der Oberflächenbeschaffenheit derartig auszubilden, daß möglichst wenig Sonnenstrahlung reflektiert wird. Das unter der Abdeckung im Schwimmbecken befindliche Wasser hat eine ausreichende Absorptionsfähigkeit für die eintretenden Wärmestrahlen. Die Absorption der Sonnen-Strahlungs-Wärme könnte unterstützt- bzw. gesteigert werden durch eine spezielle Absorptionsschicht, die auf der Unterseite der Abdeck-Folie angebracht ist und in das Wasser eintaucht. Eine derartige Absorptionsschicht könnte auf der Unterseite der glatten, einfachen Folie befestigt sein - gegebenenfalls auch mit Eigenschaften zur Verbesserung der Schwimmfähigkeit -oder an der Unterseite unter den Zellen bzw. Schwimmkörpern der kombinierten Folie. Es müßte sich hier um Material handeln, das mit den Absorptionseigenschaften dem sogenannten "schwarzen Körper" möglichst nahe kommt, und andererseits derart beschaffen ist, daß es die aufgenommene Wärme gut an das Wasser weitergibt. Diese Eigenschaften haben gewisse Parb- Metall- oder Kunststoffbeschichtungen, letztere zum Teil mit Metallpulver-Einschuß, oder auch Textilien. Die Absorptionsschicht könnte in einer ebenen Schicht aufgetragen werden wie als Beispiel Abbildung 3a zeigt, wo die Absorptionsschicht A1 unter den Zellen Z angebracht ist.
• Es könnten auch - im Beispiel einer Textilschicht - gemäß Abbildung 3b Teile der Schicht>etwa in Form von Fäden, zur Verbesserung der Wärmeleitung in das Wasser hereinhängen. Eine derartige Schicht könnte auch Metall-Fäden enthalten. Eine Absorptionsschicht ist jedoch nur dann zu empfehlen, wenn die Wärmeübertragung größer ist, als bei freiem Durchgang der Strahlung und Absorption allein im Wasser selbst. Eine Absorptionsschicht mit Abführung der absorbierten Wärme an das Wasser durch Wärmeleitung könnte gesteigerte Ergebnisse mit an der Oberfläche bewegtem Wasser zeigen; d.h. also, es müßte z.B. eine Umwälzanlage, wie sie zur Wasserreinigung verwendet wird, in Betrieb sein.
• Der eingangs beschriebene Effekt der Strahlungs-Erwärmung einerseits und der Wärme-Isolation gegen Abkühlung andererseits tritt prinzipiell natürlich auch auf, wenn die Oberfläche des Wassers nicht vollkommen von dem Abdeck-Material, z.B. der Folie, bedeckt ist; natürlich ist dann der Effekt geringer.
• Vorteilhafter werden die Folien (oder ein Gewebe) in aufrollbaren Bahnen von etwa 1 bis 2 m Breite hergestellt. In Abbildung 4a ist dargestellt, wie in einem rechteckigen Schwimmbecken S die Wasseroberfläche durch 3 Folien-Streifen F1 - F3 abgedeckt ist. Bei Schwimmbädern mit ovaler Form, gemäß Abbildung 4b und Verwendung der Folien in Porm von Streifen, ist die Abdeckung zwar nicht so vollkommen, aber doch weitgehend, so daß die vorbeschriebenen physikalischen Effekte noch sehr gut wirksam werden. Im übrigen könnte natürlich der Zuschnitt der Folien bzw. Abdeckung der Form des Schwimmbeckens angepaßt sein, wie bei den Streifen F1 und F3 an den Enden in Abbildung 4b dargestellt ist. Ebenso könnte auch die Aufroll-Vorrichtung mit dem anderen Ende über den Rand des Beckens gezogen und die Folie in einem Teil etwas vom Wasser abgehoben sein. Am Streifen F3 ist das mit gestrichelten Linien angedeutet.
• Der Zuschnitt der Abdeckung als eine aufrollbare Bahn, gegebenenfalls in mehreren Streifen unterteilt, führt zu einer einfachen Aufroll-Vorrichtung, wie in Abbildung 5, die ein Schwimmbad im Längsschnitt darstellt, dargestellt ist. Die auf dem Wasser aufliegende Folie F kann auf eine walzenförmige Aufroll-Vorrichtung V, an der ein Ende der Folie befestigt und die am Rande des Schwimmbeckens S angeordnet ist, aufgerollt werden. Die Aufrollvorrichtung erstreckt sich entweder über die ganze Breite des Schwimmbades, wenn die Folie nicht in Streifen unterteilt ist; sie kann auch in mehrere Walzen entsprechend der Breite der einzelnen Streifen unterteilt sein. Die Aufrollvorrichtung bzw.
• -Walze könnte aus einem Rohr, z.B. aus Plastikmaterial, bestehen.
• Vorteilhaft wäre, wenn auch die Walze schwimmfähig ist. Sollte das Rohrmaterial schwerer als Wasser sein, könnte es mit leichtem, schwimmfähigem Material gefüllt sein, z.B. Styropor. Ebenso könnte die Walze auch als schwimmfähiger Hohlkörper ausgebildet sein. Zusätzlich kann die Aufrollvorrichtung, z.B. mit Seilen und HakenJam Beckenrand aufgehängt sein. Ebenso ist eine Aufstellung auf Befestigungsstützen B (oder einer ähnlichen Halte-Vorrichtung) am Beckenrand Kusführbar, wie in Abbildung 6 schematisch dargestellt. Hierbei ist die Aufrollvorrichtung V auch noch mit einer Dreh-Vorrichtung mit Kurbel K und einer Welle bzw. Drehzapfen zur Lagerung in der Befestigung B ausgestattet. Die Befestigung B könnte am Beckenrand befestigt sein; ebenso könnten auch Stäbe als Lagerträger in das Erdreich neben dem Becken gesteckt sein.
• In der Darstellung befindet sich die Aufrollvorrichtung V über der durch ein kleines Dreieck angedeuteten Oberfläche des Wassers.
• Die Befestigung B könnte natürlich auch derart beschaffen sein, daß sich die Walze ähnlich Abbildung 5 an der Oberfläche des Wassers befindet.
• In Abbildung 7 sind über dem Rand des Schwimmbeckens S drei Aufrollvorrichtungen t 2 und W3 dargestellt, die mit den Wellenzapfen derart gekuppelt sind, daß mit einer Kurbel K alle drei Vorrichtungen gleichzeitig gedreht werden könnten.
• Abbildung 8 zeigt eine einfache Form einer Aufrollvorrichtung, in einer schwimmfähigen Bauweise. Die Abbildung zeigt im Längsschnitt die AufrollvorrichtungV5n Form eines Rohres, auf das die Folie F in mehreren Lagen aufgerollt ist. Zur Sicherung der Schwimmfähigkeit ist das Innere des Rohres mit einer schwimmfähigen Füllmasse M ausgefüllt. Das Rohr könnte zusätzlich an beiden Seiten - in der Abbildung ist nur eine Seite dargestellt - mit einer Randbegrenzung R, etwa in Form einer am Rohr befestigten Scheibe, ergänzt sein, die das gerade, geordnete Aufrollen der Folie erleichtert.
• In Abbildung 9 ist im Längsschnitt eine andere Bauart der Aufwickelvorrichtung bzw. Aufwickel-Walze dargestellt. Die Aufwickel-Walze V hat an beiden Enden Randscheiben R, die im mittleren Teil nach innen gewölbt sind. In der zentralen Achse befindet sich eine Welle W, die in die Wölbung der Randscheiben R hineinragt. Auf diese Weise sind beide Enden der Welle zugänglich, beispielsweise zum Anbringen einer Kurbel oder von Kupplungsstücken für die Wellen eventuell benachbart angeordneter Aufrollvorrichtungen; andererseits ragt die Welle nicht über die Gesamtlänge der Aufwickelvorrichtung hinaus, so daß die Vorrichtungen dicht nebeneinander angeordnet bzw. eingebaut werden können. Im übrigen könnte eine solche Aufwickel-Vorrichtung auch(ohne Kurbel) von Hand betätigt werden, wenn sie an den beiden Wellenenden angefaßt und gedreht wird.
• Wenn die Schwimmbad-Abdeckung bzw. ein Folienband von einer derartigen Aufwickel-Vorrichtung durch Drehen abgerollt wird, dann genügt im allgemeinen die Steifigkeit der Folie - insbesondere bei kombinierter Folienbauweise - daß sich die Folie streckt und über die Wasserfläche bis zum gegenüberliegenden Ende des Schwimmbeckens auf der Oberfläche des Wassers schiebt. Um dieses gestreckte Ausschieben zu verbessern, könnten an den äußeren Längsrändern der Folienbahn Versteifungsbänder befestigt sein. Speziell wird vorgeschlagen, hierfür dünne Bänder aus Metall- oder Kunststoff einzulegen, die in der Art der bekannten aufrollbaren Strahl Bandmaße quer gewölbt sind und die wegen der Wölbung im ausgestreckten Zustand verhältnismäßig steif sind, während sie sich ohne Schwierigkeit flach auf eine Rolle wickeln lassen. Zur Vereinfachung des Ausrollens bzw. des AuSziehens der Folie könnten am Ende der Folie Bänder oder Seile befestigt sein, mit denen die Folie zu einem Ende des Schwimmbeckens gezogen wird.
• Derartige Schwimmbad-Abdeckungen mit dem Effekt einer intensivierten Strahlungserwärmung sind besonders für Freiluft-Schwimmbecken in gemäßigtem Klima von Vorteil und verlängern die Nutzungsdauer von Schwimmbädern, die sonst keine Heizanlage besitzen, um zwei bis drei Monate; darüberhinaus erzeugen sie auch in den anderen Monaten eine höhere und damit angenehmere Wasser-Temperatur. Die Strahlungserwärmung tritt bekanntlich nicht nur bei völlig klarem Himmel auf, sondern - in verringerter Weise - auch bei leicht bedecktem Himmel, wenn noch Wärmestrahlen der Sonne hindurchtreten.
• Eine derartige Einrichtung nach dem Treibhaus-Effekt wirkt dann gewissermaßen wie ein Wärme-Kollektor bzw. wie eine "Strahlen-Falle". Die Temperaturerhöhung des Wassers (durch die Folien-Aulage) im Vergleich zu einer freien Wasser-Oberfläche kann etwa 3 - 80C betragen. Im übrigen ist eine derartige verhältnismäßig preiswerte Abdeckung auch als Ergänzung einer sonst eventuell bestehenden Wasser-Erwärmungsanlage sinnvoll, da hiermit Energie gespart werden kann.
• Eine zusätzliche angenehme Eigenschaft entsteht dadurch, daß durch die auf der Oberfläche liegende Folie auch herabfallende Blätter und andere mit der Zuluft über das Schwimmbecken gewehte Verunreinigungen abgefangen werden, die dann beim Aufollen leicht zu entfernen sind.

Claims (19)

FATENTANSPRÜCHE

1.Schwimmbad-Abdeckung dadurch gekennzeichnet, daß ein schwimmfähigen und in einer oder mehreren Bahnen aufrollbares Material aul ale wasseroPerriacne aurgeiegt wird, wobei das Naterialybeschaffen ist, daß es gut durchlässig ist für die Wärmestrahlung der Sonne, aber schlecht durchlässig ist für die Abstrahlung des erwärmten Wassers.

2. Schwimmbad-Abdeckung nach Anspruch 1) zusätzlich dadurch gekennzeichnet, daß das Material aus einer Kunststoff-Folie besteht.

3. Schwimmbad-Abdeckung nach Anspruch 1) zusätzlich dadurch gekennzeichnet, daß das Material aus einem Glas-Gewebe oder Glas-Fliess besteht.

4. Schwimmbad-Abdeckung nach Anspruch i) und einem der folgenden Ansprüche zusätzlich dadurch gekennzeichnet, daß das Material bzw. die Bahnenunterseite mit Tragelementen zur Verbesserung der Schwimmfähigkeit ausgestattet ist.

5. Schwimmbad-Abdeckung nach Anspruch 4) zusätzlich dadurch gekennzeichnet, daß die Tragelemente aus geschlossenen oder offenen luftgefüllten Zellen bzw. Verdrängungskörpern bestehen, die über die Oberfläche verteilt einzeln nebeneinander oder in Streifen angeordnet sind.

6. Schwimmbad-Abdeckung nach Anspruch 4) zusätzlich dadurch gekennzeichnet, daß an der Unterseite der Folie Tragelemente aus leichtem, schwimmfähigen Material angebracht sind, z.B. aus Styropor, die einzeln nebeneinander oder in Streifen angeordent sind.

7. Schwimmbad-Abdeckung nach Anspruch 1) und einem oder mehreren der folgenden Ansprüche zusätzlich dadurch gekennzeichnet, daß die schwimmende Abdeckung an der Unterseite mit einer in das Wasser eintauchenden zusätzlichen Schicht belegt ist mit hohem Absorptionsvermögen für die Sonnenstrahlung.

8. Schwimmbad-Abdeckung nach Anspruch 7) zusätzlich dadurch gekennzeichnet, daß die Absorptionsschicht aus Farbe oder Metall besteht bzw. Kunststoff mit oder ohne eingelagertem Metall.

9. Schwimmbad-Abdeckung nach Anspruch 7) zusätzlich dadurch gekennzeichnet, daß die Absorptionsschicht aus einem Textil-, oder Metallgewebe besteht oder aus einer Mischung von beiden.

10. Schwimmbad-Abdeckung nach Anspruch 7), 8) oder 9) zusätzlich dadurch gekennzeichnet, daß von der Absorptionsschicht in das Wasser hereinhängend Fäden oder Bänder vorhanden sind, die die absorbierte Wärme an das Wasser weiterleiten.

11. Schwimmbad-Abdeckung nach Anspruch 1) und einem oder mehreren der folgenden Ansprüche zusätzlich dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Wasser schwimmend oder am Beckenrand befestigt eine Aufrollvorrichtung für das Abdeck-Material vorhanden ist.

12. Schwimmbad-Abdeckung nach Anspruch ii) zusätzlich dadurch gekennzeichnet, daß die schwimmfähige Aufrollvorrichtung aus einem geschlossenen zylinderförmigen Körper besteht oder aus einem offenen Rohr, das zur Erzielung der Schwimmfähigkeit gefüllt ist mit einem Stoff, der leichter als Wasser ist, wie z.B. Styropor.

13. Schwimmbad-Abdeckung nach Anspruch 11) oder 12) zusätzlich dadurch gekennzeichnet, daß die Aufrollvorrichtung an den beiden Enden mit Rand-Scheiben ausgestattet ist, die ein genau übereinander geschichtetes Aufrollen der Bahnen des Abdeckmaterials bewirken.

14. Schwimmbad-Abdeckung nach Anspruch 11) und einem oder mehreren der folgenden Ansprüche zusätzlich dadurch gekennzeichnet, daß die Aufrollvorrichtung mit einer Drehvorrichtung für Handbetrieb, z.B. mit einer Kurbel, ausgerüstet ist.

15. Schwimmbad-Abdeckung nach Anspruch 11) und einem oder mehreren der folgenden Anspruche zusätzlich dadurch gekennzeichnet, daß die Aufrollvorrichtung mit einer durchgesteckten Welle oder an den Enden befestigten Wellenzapfen zum Einbau in Lager einer Vorrichtung zur Befestigung am Beckenrand oder in der Nähe desselben ausgestattet ist.

16. Schwimmbad-Abdeckung nach Anspruch 11) und einem oder mehreren der folgenden Ansprüche zusätzlich dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Aufroll-Vorrichtungen mit-einander gekuppelt sind, so daß sie gemeinsam mit einer Kurbel bzw. einem Handrad betätigt werden können.

17. Schwimmbad-Abdeckung nach Anspruch 1) und einem oder mehreren der folgenden Ansprüche zusätzlich dadurch gekennzeichnet, daß zum Zweck der Versteifung bzw. der Erleichterung des Ausrollens bzw. Ausschiebens der Abdeckung über die Wasseroberfläche die Streifen bzw. Bahnen an den Längsseiten mit dort befestigten oder eingebetteten Versteifungs-Bändern oder Versteifungs-Schnüren bzw. - Drähten versehen sind.

18. Schwimmbad-Abdeckung nach Anspruch 17) zusätzlich dadurch gekennzeichnet, daß als Rand-Versteifung ein Metall- oder Kunststoff-Band verwendet wird in der quer-gewölbten Form gebung und der unterschiedlichen Steifigkeit entsprechend den bekannten aufrollbaren Stahl-Bandmaßen.

19. Schwimmbad-Abdeckung nach Anspruch 1) und einem oder mehreren der folgenden Ansprüche zusätzlich dadurch gekennzeichnet, daß am freien Ende der aufrollbaren Bahnen, Bänder oder Seile befestigt sind zur Erleichterung des Ausrollens bzw. zum Ziehen des freien Endes der Bahn bzw. des Streifens über die Wasseroberfläche bis zum gegenüberliegenden Becken-Rand.

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