RAARA - Residential Area Augmented Reality Acoustics

Lärm bedeutet Ärger. Um die Schallimmissionen auf die Bevölkerung im urbanen Gebiet zu minimieren, werden im Projekt Methoden entwickelt, die einen einfachen, intuitiven und zugleich akkuraten Umgang mit Schallemissionen und deren Minderung ermöglichen. Ziel ist, die Lärmquellen vor deren Installation VOR ORT in realer Umgebung mittels Augmented Reality virtuell zu platzieren und die Schallemissionen visuell farblich darzustellen und hörbar zu machen. Dieser einzigartige Ansatz erleichtert die Planung von erneuerbaren Heiz- und Kühlgeräten, erhöht die Akzeptanz und damit den Anteil erneuerbarer Energien und senkt den Lärmpegel in Städten.

Kurzbeschreibung

Status

laufend

Ausgangssituation/Motivation

Lärm verursacht Stress und löst damit Reaktionen wie Herz-Kreislauferkrankungen, Schlaf- und Konzentrationsstörungen bis hin zu psychischen Krankheiten aus und hat Einfluss auf das soziale Verhalten (Aggressionen). Gerade in urbanen Gebieten sind Menschen sehr stark von Lärmbelästigungen betroffen. Hierbei sind neben dem Verkehrs- und Gewerbelärm vor allem Geräte zum Heizen oder Kühlen von großer Bedeutung.

Klimaanlagen, Wärmepumpenaußeneinheiten (Quelle) oder auch lärmende Schaltschränke führen immer wieder zu Konflikten zwischen Betreiber und Anrainer. Generell hat die Lärmbelästigung in den letzten Jahren wieder zugenommen. Bereits 40% der ÖsterreicherInnen fühlen sich davon betroffen. Unter dem Gesichtspunkt des stetigen Ausbaus von erneuerbaren Energien für Wärme und des in Zukunft stark wachsenden Bedarfs an Klimageräten, werden einerseits vor allem Luft-Wärmepumpen als auch Klimaanlagen im urbanen Gebiet stark zunehmen.

Heutzutage werden deren Schallemissionen meist aus einer einzigen Zahl bestimmt, dem ortsunabhängigen Schallleistungspegel, und mittels einfacher mathematischer Methoden in einen ortabhängigen Schalldruckpegel umgerechnet. Hierbei werden weder die Frequenzabhängigkeit, Richtungsabhängigkeit, Betriebszustand noch der Einfluss der Umgebung berücksichtigt.

Es ist daher dringend erforderlich, einen intuitiveren, einfacheren aber gleichzeitig auch präziseren Zugang zur Schallthematik zu erschließen, um Städte einerseits mit 100% erneuerbarer Wärme und Kälte zu versorgen und gleichzeitig den Lärmpegel zu senken. Dieser Zugang erfolgt über Augmented Reality (AR) und stellt einen bis dato einzigartigen Ansatz dar.

Inhalte und Zielsetzungen

Ziel des Projektes RAARA - Residential Area Augmented Reality Acoustics ist es, Schallemissionen von Lärmquellen vor deren Installation mittels "Augmented Reality" vor Ort in Echtzeit sichtbar und hörbar zu machen und zwar abhängig von Frequenz, Richtung, Betriebszustand und Umgebung.

Lärmquellen wie, z.B. Rückkühler, Verdampfer, Lüfter, etc. in/am/um Gebäude, sowie lärmdämmende Maßnahmen sollen vor der Installation der Geräte VOR ORT virtuell platziert werden können. Deren Schallemissionen werden dabei in Echtzeit visuell an den Umgebungsoberflächen dargestellt beziehungsweise akustisch wahrnehmbar gemacht. Für die Berechnungen wird dabei die automatisch erkannte Umgebung schallphysikalisch berücksichtigt.

Methodische Vorgehensweise

Folgende Methoden werden im Projekt RAARA eingesetzt:

Akkurate Schallmessung von Lärmquellen mit bis zu 64 Mikrophonen und Umwandung der Daten in Schallprofile, um diese später naturgetreu in die virtuelle Umgebung überführen zu können. Hierbei werden vor allem Datenanalyse- und Datenkompressionsmethoden eingesetzt.
Präzise und echtzeitfähige Berechnung der Schallausbreitung inklusive aller physikalischen Effekte. Hierbei kommen 2.5D und 3D BEM Methoden zu Einsatz
Umgebungserkennung durch ein Mobilgerät im Außenbereich, echtzeitfähige Übertragung der geometrischen Daten, welche durch IR-Sensoren oder „time of flight"-Sensoren aufgenommen wurden, an den Rechencluster und Zurückspielen der berechneten Ergebnisse.

Abbildung 1: Augmented Reality Acoustics am AIT – derzeitiger Entwicklungsstand, eine mittels AR platzierte Labor-Wärmepumpe (SilentAirHP) (Quelle: AIT)

Abbildung 2: Schematische Darstellung des Projektzieles (vereinfacht), real: Gebäude, virtuell: Anlage und projizierter Schall (Quelle: AIT)

Erwartete Ergebnisse

Mit der im Projekt entwickelten einzigartigen Methodik können verschiedene Aufstellungsorte, lärmdämmende Maßnahmen und noch nicht gebaute Fassaden berücksichtigt werden können, und damit der Lärmpegel der zukünftig aufzustellenden Heiz- und Kühlgeräte virtuell optimiert werden, noch bevor die Geräte bestellt sind. Die Projektergebnisse umfassen Methoden zur:

Umrechnung von Lärmquellenmessungen in passende Schallprofile
Automatisch schallphysikalisch Erfassung der Umgebung (Nah- und Fernbereich)
Berechnung der Schallausbreitung anhand der Schallprofile und der Umgebungsdaten
Interaktive visuelle und akustische Darstellung der Berechnungen mittels AR (virtuelle Lärmquelle mit virtuellem Schall in realer Umgebungen)

Projektbeteiligte

Projektleiter

Institut/Unternehmen: AIT Austrian Institute of Technology GmbH

Projekt- bzw. KooperationspartnerInnen

ÖAW - Österreichische Akademie der Wissenschaften als Subauftragnehmer

Kontaktadresse

AIT Austrian Institute of Technology GmbH
Christoph Reichl, Gerwin Drexler-Schmid
Giefinggasse 2
A-1210 Wien
Tel.: +43 50550-6605
Fax: +43 50550-6679
E-Mail: christoph.reichl@ait.ac.at, gerwin.drexler-schmid@ait.ac.at
Web: www.ait.ac.at