Anschlussleistung, Wärmelast und Servicezugang einer LED-Wand im Wohnraum

Was verlangt eine LED-Wand vom Raum, in dem sie hängt — an Strom, an Lüftung, an Wandaufbau und an späterem Zugang?

Alle anderen Bildgeber hängt man in einen fertigen Raum. Die LED-Wand verändert ihn: Sie braucht eine eigene Stromversorgung, sie heizt den Raum spürbar auf, sie steht auf einer Unterkonstruktion mit Toleranzen, die der Trockenbau nicht liefert, und sie muss nach dem Einbau noch erreichbar sein. Diese vier Punkte fallen in der Rohbauphase, lange bevor über Pixelabstand und Bildbreite gesprochen wird — und sie sind danach nicht mehr korrigierbar.

Eine LED-Wand hängt man nicht einfach an die Wand wie einen Fernseher; sie gehört eher zum Innenausbau. Sie besteht aus vielen kleinen Kacheln, die zusammen ein Bild ergeben, und sie braucht ähnlich viel Strom wie ein kleiner Heizlüfter. Dieser Strom wird im Raum zu Wärme — im Winter angenehm, an einem Sommerabend mit Gästen eher nicht. Außerdem müssen die Kacheln extrem genau in einer Ebene sitzen, sonst sieht man die Übergänge, und man muss später an sie herankommen, falls eine ausfällt. Wer das alles vor dem Bauen klärt, bekommt eine Wand, die aussieht wie ein Fenster. Wer es danach klärt, macht die Wand wieder auf.

Zwei Zahlen, die zwei verschiedene Fragen beantworten

Für Innen-LED-Wände nennen mehrere Modulanbieter übereinstimmend eine mittlere Leistungsaufnahme von grob 150 bis 320 Watt je Quadratmeter und eine Spitze von 400 bis 800 Watt je Quadratmeter. Die Spanne ist weit, und das ist keine Schlamperei: Der Wert hängt an Helligkeitseinstellung, Bildinhalt und Pixelabstand. Belastbar ist daran die Größenordnung, nicht der Einzelwert — für das konkrete Modul gilt das Datenblatt.

Wichtiger als die genaue Zahl ist, dass die beiden Werte auf verschiedene Fragen antworten, und dass sie in der Planung regelmäßig vertauscht werden.

Die Spitze bemisst den Stromkreis. Sie tritt bei hellem Vollbild auf, also selten, aber sie muss zur Verfügung stehen. Für eine Fläche von drei Quadratmetern ergibt das bis zu 2.400 Watt, bei 230 Volt gut zehn Ampere. Ein einzelner Endstromkreis mit 16 Ampere kann rechnerisch 3.680 Watt liefern; die Wand allein passt also hinein, lässt daneben aber wenig Raum für Verstärker, Prozessor und alles andere, was in einem Medienraum an derselben Leitung hängt. Ob ein Stromkreis über Stunden nahe seiner Nenngrenze betrieben werden darf, ist eine Auslegungsfrage für die Elektrofachkraft und hängt an Leitungsquerschnitt, Verlegeart und Häufung; wie eine Anlage überhaupt auf Stromkreise geschnitten wird, führt die Stromversorgung für Audio- und Videosysteme aus. Für die Planung heißt es zunächst nur: Die LED-Wand bekommt ihren eigenen Stromkreis, und zwar von Anfang an.

Der Mittelwert bemisst die Wärme. Er entscheidet, wie warm der Raum im Filmbetrieb wird, und dafür ist die Spitze die falsche Größe — ein Vollbild in Maximalhelligkeit steht keine zwei Stunden am Stück.

Wo die Wärme wirklich landet

In den Herstellerdarstellungen steht regelmäßig, 60 bis 70 Prozent der aufgenommenen Leistung würden zu Wärme. Für das Modul und seine Kühlung stimmt das. Für den Raum stimmt es nicht: Das abgestrahlte Licht verlässt den Raum ja nicht, es fällt auf Wände, Möbel und Menschen und wird dort ebenfalls zu Wärme. Wer die Lüftung auslegt, rechnet deshalb mit der vollen mittleren Leistungsaufnahme. Der Unterschied beträgt rund ein Drittel und liegt genau in der Richtung, in der ein Planungsfehler weh tut.

Was das bedeutet, lässt sich mit der Wärmebilanz der Raumluft ausrechnen. Eine drei Quadratmeter große Fläche bei 250 Watt je Quadratmeter im Mittel setzt 750 Watt frei. Der Luftstrom, der diese Wärme mit einer Erwärmung von 2 Kelvin abführt, beträgt

text Q = P / (0,335 · ΔT) = 750 W / (0,335 · 2 K) ≈ 1.120 m³/h

und bei 4 Kelvin zugelassener Erwärmung immer noch rund 560 m³/h. Zum Vergleich: Ein Wohnraum von 60 Kubikmetern müsste dafür seine Luft neun bis knapp neunzehn Mal in der Stunde austauschen. Das leistet weder die Fensterlüftung noch eine übliche Wohnraumlüftung, und im Kinoraum kommt die Anlage dazu, die ohnehin für Personen und Technik ausgelegt ist.

Dazu kommt der Teil, der auf keiner Datenblattzeile steht: Menschen. Die Kühllastrechnung der Gebäudetechnik führt die Wärmeabgabe je Person nach Aktivitätsgrad; für eine statische Tätigkeit im Sitzen — und Zuschauen ist genau das — nennt Tabelle A1 der VDI 2078 bei 22 °C Raumtemperatur 120 Watt je Person, davon 90 Watt trockene und 30 Watt feuchte Wärmeabgabe. In die Lüftungsrechnung oben geht nur der trockene Anteil ein, weil die Bilanz ausschließlich fühlbare Wärme abführt.

Fünf Zuschauer stehen damit für rund 450 Watt gegenüber den 750 Watt der Wandfläche aus dem Rechenbeispiel — gut die Hälfte, und das bei einer Wand von drei Quadratmetern. Bei kleineren Flächen oder bei mehr Plätzen überholen die Personen die Technik als größte Wärmequelle des Raums. Ein Raum, der mit LED-Wand und voller Besetzung an einem Sommerabend betrieben wird, ist ein anderer Fall als derselbe Raum mit zwei Personen im Januar: rund 1.200 Watt Wärmelast gegenüber rund 930 Watt, bei gleicher Wand und gleichem Film. Wie sich Wärmelasten in geschlossenen Aufbauten überhaupt bewegen und warum die kleinere Öffnung das Ergebnis fast allein bestimmt, führt die Seite zur Wärmeabfuhr eingebauter AV-Technik aus; sie behandelt den Schrank und das Rack, während es hier um den Raum geht.

Der Pixelabstand hängt am Strom mit dran

Die Auswahlgröße einer LED-Wand ist der Pixelabstand: Er legt fest, aus welcher Entfernung das Bild punktfrei wirkt, und zusammen mit der Auflösung, wie breit die Fläche werden muss. Diese Rechnung steht im Eintrag zur LED-Wand. Was dort noch nicht drinsteht, ist die Folge für die Betriebslasten, und sie wirkt in dieselbe Richtung: Ein kleinerer Pixelabstand bedeutet mehr Leuchtdioden je Quadratmeter und damit — bei gleicher Helligkeit — mehr Leistung je Quadratmeter.

Der Sitzabstand entscheidet damit über drei Dinge auf einmal. Er gibt den Pixelabstand vor, der Pixelabstand gibt die Bildbreite vor, und beide zusammen geben die Anschlussleistung vor. Ein Kunde, der näher sitzen möchte, kauft damit zugleich eine feinere Wand, einen größeren Stromkreis und eine wärmere Raumbilanz. Genau deshalb gehört die Elektroplanung an denselben Tisch wie die Sitzplatzplanung und nicht hinterher.

Die Ebenheit liegt eine Größenordnung unter dem Hochbau

Eine LED-Wand ist eine Fläche aus vielen Kabinetten, und ihre Bildwirkung hängt daran, dass die Übergänge unsichtbar bleiben. Modulanbieter geben die Toleranz zwischen benachbarten Kabinetten im Bereich von Zehntel- bis halben Millimetern an; oberhalb davon zeichnen sich Kanten als helle oder dunkle Linien ab, und zwar dauerhaft, weil sie mit jedem Bildinhalt mitwandern.

Dem steht gegenüber, was der Hochbau für eine fertige Wand zusichert. Maßgeblich ist DIN 18202 mit den Ebenheitstoleranzen für Bauwerke: Für flächenfertige Wände liegt das Stichmaß bei einem Messpunktabstand von einem Meter bei 3 Millimetern, und selbst bei gesondert vereinbarten erhöhten Anforderungen bei 2 Millimetern. Der Abstand zwischen beiden Zahlen ist der eigentliche Befund dieses Abschnitts: Eine handwerklich einwandfreie Wand ist als Montageebene für eine Fine-Pitch-Wand um etwa eine Größenordnung zu ungenau.

Daraus folgt die Bauweise. Die LED-Wand hängt nicht an der Wand, sondern an einer eigenen, justierbaren Unterkonstruktion, die gegen die Rohwand ausgerichtet wird; die Rohwand nimmt nur die Last auf. Ausgerichtet wird mit Laser und Lehre, und zwar bevor die Module gesetzt sind. Was der Trockenbau leistet, ist die Blende ringsum.

Servicezugang: die Entscheidung fällt vor dem Bauen

Eine LED-Wand besteht aus Bauteilen, die einzeln ausfallen können — Module, Netzteile, Empfangskarten. Der Fall ist nicht theoretisch, und er kommt nicht im ersten Jahr. Die Frage lautet deshalb, ob ein einzelnes Modul dann von vorn gewechselt werden kann oder ob jemand von hinten herankommen muss.

Aktuelle Wohnraum-Bauformen erlauben den Modulwechsel von der Bildseite; ein Hersteller gibt zusätzlich an, die Gehäusetiefe gegenüber der Vorgängerbauform um gut ein Drittel verringert zu haben. Damit fällt der rückseitige Wartungsgang weg, der eine LED-Wand sonst zu einem Bauwerk mit begehbarem Hohlraum macht — und mit ihm ein erheblicher Teil des Platzbedarfs. Ist die gewählte Bauform dagegen von hinten zu warten, gehört der Zugang in die Grundrissplanung, nicht in die Montageplanung.

Zwei Punkte kommen dazu, die selbst bei frontseitigem Service bleiben. Ersatzmodule gehören zum System und nicht in den Bestellvorgang des Schadensfalls: Module altern, und ein fabrikneues Modul in einer vier Jahre alten Wand fällt durch seine Farbe auf, bis es eingemessen ist. Und der Controller braucht einen Ort. Er sitzt im Rack statt in der Wand, erzeugt dort eigene Wärme und verlangt eine Signalverteilung, deren Auslegungsgröße die Pixelzahl ist — eine Fläche in 4K-Auflösung besteht aus rund 8,3 Millionen Bildpunkten, und danach bemisst sich, wie viele Ausgänge und wie viele Leitungen zur Wand führen. Welchen Platz, welche Kühlung und welche Leitungswege dieses Rack verlangt, rechnet der Technikraum für AV-Technik durch.

Grenzen und Sonderfälle

Der Ton ist eine eigene Entscheidung. Eine LED-Wand lässt keine Lautsprecher hinter dem Bild zu; wohin Front- und Center-Kanal stattdessen gehen, behandelt die Seite zum Ton bei geschlossener Bildfläche. Für die Betriebslasten ist daran nur eines wichtig: Die Lautsprecher brauchen Platz über und unter der Fläche, und dieser Platz konkurriert mit der Blende und mit der Zuluftführung.

Betriebsgeräusch je nach Bauform. Ob eine Wand aktiv gekühlt wird, hängt am System. Wo Lüfter verbaut sind, sitzen sie an der Frontwand — also in Blickrichtung und ohne etwas dazwischen. Im Wohnzimmer ist das meist hinnehmbar, in einem stillen Kinoraum wird es zum Auswahlkriterium.

Die Last der Fläche. Eine mehrere Quadratmeter große Wand aus Kabinetten samt Unterkonstruktion bringt ein Gewicht mit, das in die Rohwand eingeleitet werden muss. Bei einer Vorsatzschale in Trockenbauweise ist das eine Frage an den Trockenbauer, bei einer tragenden Wand eine an die Befestigungsmittel. Konkrete Werte nennt diese Seite nicht — sie hängen am System und stehen in dessen Montageanleitung.

Nachrüstung ist der teure Weg. Alle vier Punkte dieser Seite sind Rohbauthemen. Wird eine LED-Wand in einen fertigen Raum nachgerüstet, kommen Stromkreis, Lüftung, Unterkonstruktion und Rackweg als nachträgliche Eingriffe dazu, und der Aufwand dafür kann die Position der Wand im Angebot verschieben.

Verknüpfte Inhalte

Was den Pixelabstand mit Sitzabstand und Bildbreite verbindet, rechnet der Eintrag zur LED-Wand vor; warum der Schwarzwert einer Wohnraum-Wand hinter dem zurückbleibt, was ihre Selbstleuchtung erwarten lässt, ordnet das Kontrastverhältnis ein. Die Rechengröße für die Lüftung steht bei der Wärmebilanz der Raumluft; geschlossene Schränke und Racks legt Wärmeabfuhr eingebauter AV-Technik aus. Die Stromseite steht bei der Stromversorgung für Audio- und Videosysteme und der Ort für Controller und Verteilung beim Technikraum für AV-Technik. Die Tonfrage behandelt die Seite zum Ton bei geschlossener Bildfläche, die verwandte Bauaufgabe beim Fernseher die flächenbündige TV-Integration. Ab welcher Ausbaustufe eine Bildfläche dieser Art überhaupt zur Debatte steht, gehört zu den Heimkino-Systemstufen.

Quellen

Die Flächenwerte für Leistungsaufnahme und Wärmeanteil stammen durchgehend aus Blogbeiträgen von Anbietern von LED-Modulen; sie stimmen über mehrere Quellen hinweg in der Größenordnung überein, nennen aber keine Messmethode, und eine unabhängige Messung war nicht auffindbar. Die Angabe zum Modulwechsel von der Bildseite und zur verringerten Gehäusetiefe ist eine Herstellerangabe, die über die Signage-Fachpresse referiert wird. Dass sich die Signalverteilung nach der Pixelzahl bemisst, stammt aus einem Auslegungsleitfaden der Fachpresse; dessen Absicherungsregel folgt dem US-amerikanischen Regelwerk und ist für deutsche Installationen bewusst nicht übernommen. Die Ebenheitswerte für flächenfertige Wände sind Sekundärdarstellungen der DIN 18202 entnommen, deren Text nicht vorlag. Die Wärmeabgabe je sitzender Person stammt aus der Tabelle A1 der VDI 2078, wiedergegeben in einem Fachaufsatz zur Kühllastberechnung; auch dieser Normtext lag nicht vor. Die Lüftungsrechnung, die Stromaufnahme in Ampere und die Pixelzahl einer 4K-Fläche sind aus den genannten Größen gerechnet.