运营商SS数据中心102机房完成A级认证改造实证

张世达 2026-10-26 09:44 天津

以某地市运营商SS数据中心某机房为实证对象，开展A级认证符合性评估，识别物理隔离、冗余路由、末端供电、制冷容量与保障能力等关键差距，提出高压配电割接、电力室物理分隔、UPS双总线分区部署、风冷氟泵空调替换水冷系统等改造方案。

摘要：通信运营商早期建设的数据中心难以满足现行国标《数据中心设计规范》A级（增强级）认证要求，制约金融、政务等高端IDC业务承接能力。为了解决存量机房达标改造的共性难题，在梳理国内数据中心等级认证与老旧机房升级研究现状的基础上，归纳运营商早期数据中心供电、不间断电源、制冷三大系统的典型缺陷与改造难点。以某地市运营商SS数据中心某机房为实证对象，开展A级认证符合性评估，识别物理隔离、冗余路由、末端供电、制冷容量与保障能力等关键差距，提出高压配电割接、电力室物理分隔、UPS双总线分区部署、风冷氟泵空调替换水冷系统等改造方案。改造后机房满足国标A级要求，变压器与发电机组负载率处于合理区间，基础设施安全性与可靠性显著提升。

关键词：数据中心；A级机房；供配电系统；UPS；制冷系统；存量改造；运营商

1 研究背景

1.1 研究背景与意义

数据中心作为通信运营商核心的基础设施，承载着企业的关键业务和数据，数据中心基础设施的稳定、可靠、安全运行对于保障业务连续性、数据安全性以及服务质量至关重要。数据中心分为A级（增强级）、B级（标准级）、C级（基础级）[1][2]，其中A级为最高安全等级，适用于金融、政务、灾备等关键业务场景。自2020年以来，金融机构、政府部门等的IDC(internet data center，互联网数据中心）机房租赁项目公开招标普遍要求机房具备国标A级认证，运营商IDC业务向高可靠、高等级方向升级成为必然趋势。

国内运营商大量数据中心建于2010—2015年，建设依据多为已废止标准《电子信息系统机房设计规范》（GB 50174—2008），普遍存在双路供电未物理隔离、UPS(uninterruptible power supply，不间断电源）系统同室部署、制冷系统存在单点故障、末端保障不足等问题，直接改造面临多重挑战，利旧与达标难以兼顾。开展存量数据中心A级认证升级研究，形成安全、经济、可推广的改造路径，对提升运营商核心竞争力具有重要工程价值。

1.2 存量数据中心认证改造研究现状

国内围绕数据中心等级认证研究多聚焦新建数据中心，如A级数据中心供电、制冷、布线等核心指标[3]。近年来，存量数据中心低碳升级、配电系统改造升级、空调系统效能提升等方向成为研究热点。有研究针对A级数据中心间接蒸发冷却与供配电协同设计开展分析[4]；有研究提出多站融合场景下A级机房配电优化方法[5]。上述成果为本研究提供了技术基础，但仍缺少面向运营商在网运行机房、最大限度利旧、A级认证快速落地的成套解决方案。

基于此，本研究先提炼运营商老旧机房A级改造共性问题与通用思路，再以典型机房为实证对象开展方案设计与验证，最终形成可复制的工程方法，弥补现有研究在存量改造、业务保稳、规模化推广方面的不足。

2 存量数据中心A级认证共性问题与通用解决思路

2.1 共性问题

供配电系统：双路高压同配电室、楼层配电同室布置、末端ATS(automatic transfer switch，自动转换开关）单点故障、空调无应急电源。UPS系统：双总线UPS系统同室部署、供电路由重合、无物理隔离，不满足容错要求。制冷系统：水冷无蓄冷、管路单供单回、非环网、冷量储备不足、故障易造成全机房失效。

2.2 通用解决思路

供配电系统：高压分段割接—低压物理分室—末端双路独立—空调一路接入应急电源。UPS系统：电力室物理分隔—双总线分区域部署—供电路由分路径敷设。制冷系统：优先采用风冷氟泵系统替代水冷空调—避免主干管网改造—保证N+1冗余与满配冷量。

3 实证案例：SS数据中心102机房A级认证改造

3.1 项目概况

为满足某金融客户110个单机柜功耗4 kW，并符合现行国家标准《数据中心设计规范》（GB50174—2017)A级机房需求[1]，选取SS数据中心第二机楼102机房开展A级认证改造。SS数据中心于2013年建成投入使用，建筑面积48580 m2，包括2栋数据中心机房和1栋动力中心。目前102机房137个机柜处于闲置状态，机房机柜数和可分配用电负荷基本满足客户的需求。

3.2 机房符合性评估

通过现场调研与查阅相关资料，对照《数据中心设计规范》附录1各级数据中心技术要求和《数据中心场地基础设施认证技术规范》[6]认证方法和技术要求，评估102机房的选址、环境、建筑与结构、安全防范系统、消防与安全符合A级机房技术要求。本次主要对供配电系统、UPS系统、制冷系统基础设施核查A级机房符合性。

3.2.1 机房平面布置

第二机楼共四层，二至四层为自用数据中心机房，一层为高低压变配电室、冷冻站、消防室、监控室、值班室、门厅及2个IDC数据中心机房。102机房位于第二机楼一层东侧，总面积562 m2，分IT机房、电力电池室、空调间三个区域。

1)IT机房面积292 m2，层高4.85 m，机房设置6个封闭冷通道，机柜分11行布置，共137个机柜，机柜尺寸600 mm×1200 mm×2200 mm（宽×深×高），机柜正面与正面距离1.2 m，背面与背面距离0.8 m。

2）电力电池室面积182 m2，设计承重能力16 kN/m2。

3）空调间面积：88 m2，设计承重能力10 kN/m2。

3.2.2 供配电系统

第二机楼分别从康庄站、桃园站各引入甲线、乙线两路10 kV高压外市电，每路容量10000 kVA，高压电缆型号：N-YJV22-8.7/15kV-3×500。康庄站、桃园站的外电路由沿不同方向和路径引入，同电站的甲线、乙线两路外电同路由敷设。高压配电设备分别安装在高低压配电室2和4。

第二机楼配置13台SCB15-2000 kVA变压器，9台主用，4台备用，分别安装在4个高低压配电室。其中102机房UPS系统分别由变压器TM2、TM4供电，机房空调由变压器TM4、TM5供电，采用集中式ATS进行切换。配置9台科勒柴油发电机组，基本功率（PRP)1600 kW，性能级别为G3。9台柴油发电机组分别与主用低压配电系统对应，可通过联络柜形成相互备份。每台柴油发电机组设置1个1 m3日用燃油箱，室外设置2个50 m3储油罐，第二机楼供配电系统配置见表1。第二机楼供配电系统如图1所示。

表1 第二机楼供配电系统配置表

按A级机房技术要求，以下四点不符合要求。

1）变压器TM2对应的10 kV桃园乙线与TM4对应的10 kV康庄乙线高压系统设备同在高低压配电室2，不满足物理隔离要求。

2）楼层配电装置1和楼层配电装置2同在102电力电池室，不满足物理隔离要求。

3）机房末端精密空调采用集中式ATS进行切换，在ATS处存在单点故障[7]。

4）机房末端精密空调两路电均为市电，不满足至少一路为应急电源要求。

3.2.3 UPS系统

102机房电力电池室现有4台400 kVA模块化UPS，每台UPS配置2组480 V/1250 W高倍率铅酸蓄电池，满足15 min备电时长。UPS系统采用2N双总线系统，即每2台UPS组成两两互备双总线分布冗余系统。102机房UPS系统的配置见表2。

UPS1-1和UPS1-2分别从1AP2楼层配电柜输出开关800A引接，UPS2-1和UPS2-2分别从2AP2楼层配电柜输出开关800A引接。市电经UPS整流、逆变后由UPS输出柜分别输送到每列机柜上方A、B路小母线，UPS 1-1下带A～F列机柜A路供电，UPS 1-2下带A～F列机柜B路供电；UPS 2-1下带G～K列机柜A路供电，UPS 2-2下带G～K列机柜B路供电，102机房UPS系统如图2所示。

表2 102机房UPS系统配置表

根据数据中心A级机房技术要求，以下两点不满足A级机房要求。

1)UPS1与UPS2两套电源系统均在电力电池室，不满足物理隔离要求。

2)UPS配电柜至每列设备小母线供电线路A、B路由相同，不满足冗余备份要求。

3.2.4 制冷系统

第二机楼采用水冷冷水机组空调系统，配置6台800RT离心式冷水机组，分制冷系统1和制冷系统2，两套制冷系统独立运行。冷冻水系统采用闭式循环系统，立管和水平管为异程式，102机房由制冷系统1和制冷系统2设两套供回水管。开式冷却塔设置在四层屋顶，采用变频供水设备加压供水；室外设置1100 m3冷却水蓄水池，冷却塔补水采用双立管，并在屋顶设置环状供水管。第二机楼系统配置见表3。

第二机楼的制冷系统1和制冷系统2系统独立运行，主管路均采用单路立管供回水，每个机房均设有两套供回水管，制冷系统1管路供冷4台空调，制冷系统2管路供冷3台空调，机房制冷系统配置如图3所示。

表3 第二机楼空调系统配置

IT机房采用活动地板下送风、上回风方式，架空地板高800 mm。机柜设有300 mm宽送风单元，冷风通过架空地板直接送风入机架内。IT机房配置7台101 kW冷水型精密空调，6主1备，精密空调自带加热、加湿功能，初、中效过滤，电动二通阀和水湿显示。电力电池室配置4台12.5 kW风冷型精密空调。

根据数据中心A级机房技术要求，以下几点不满足A级机房要求。

1）冷冻水保障配置缺失：冷冻水系统未设置有蓄冷罐或蓄冷装置进行冷冻水保障，无法依靠制冷设备实现冷冻水持续保障。

2）冷冻站管道隔离能力不足：冷冻站1、2两套系统管道配置的隔离阀数量不足，设备或管路发生故障时无法完成有效物理隔离。

3）冷冻水管路架构存在单点故障风险：冷冻水管路采用单供单回敷设形式，且非环管布置，存在单点故障[5]。

4)102机房精密空调制冷容量不满足机房满负荷运行标准：7台精密空调分制冷系统1和制冷系统2管路运行，任意一套制冷管路出现断水类故障时，机房仅可投运3～4台精密空调，精密空调单台制冷量101.4 kW，制冷量需求=4 kW×137+0.16kW×292=594.72 kW，大于空调最大运行总制冷量，精密空调不满足机房满负荷运行要求。

3.3 改造方案

3.3.1 供配电系统

根据供电配电系统现状，为最大限度利用现有资源，减少基础设施改造，进行以下改造。

1）将变压器TM4、TM5、TM6从10 kV配电装置Ⅱ段割接调整至10 kV配电装置Ⅳ段；将变压器TM11、TM12、TM13从10 kV配电装置Ⅳ段割接调至10 kV配电装置Ⅱ段。割接期间通过油机带载，断电进行高压电缆布放。改造后102机房对应变压器TM2、TM4上联的10 kV高压配电装置设备位于不同高低压配电室。

2)102电力电池室新增隔墙，形成102-1和102-2两个独立物理隔间。楼层配电装置1和楼层配电装置2分别位于102-1、102-2两个独立物理空间。

3）值班监控室新增隔墙、1套200 kVA UPS、2组550 W高倍率铅酸蓄电池，满足空调系统双路电源（其中至少一路为应急电源）供电要求。改造后的供配电系统如图4所示。

3.3.2 UPS系统

为满足容错系统中相互备用的设备应布置在不同的物理隔间内，相互备用的管线宜沿不同路径敷设的要求，对UPS系统进行以下改造：电力电池室新增隔墙后，UPS1-1和UPS1-2在102-1电力电池室，UPS2-1和UPS2-2在102-2电力电池室；调整配电柜至机房小母线供电线路路由，改造后的机房设备配电系统如图5所示。UPS 1-1下带A～F列机柜A路供电，UPS 1-2下带G～K列机柜A路供电。UPS 2-1下带A～F列机柜B路供电，UPS2-2下带G～K列机柜B路供电。

3.3.3 制冷系统

根据《数据中心设计规范》中A级（增强级）数据中心暖通系统规范要求，整栋第二机楼原有集中式中央空调系统冷源架构、管路配置、冷量储备均达不到A级冷源冗余配置标准。若全楼空调系统开展A级标准化升级，须配套增设蓄冷罐实现冷量备用储备、重构整体管网为双供双回冗余管路、逐层开展末端支管改造施工；全楼管路破拆、停水泄压、设备拆装作业面大，施工期间极易出现故障断冷，严重威胁机房在用服务器、政企托管设备等现网业务平稳运行。

为落实A级机房冷源N+1冗余、独立冷源保障、故障隔离的建设准则，规避整楼中央空调改造带来的现网运行风险，本次102机房A级改造保留大楼原有空调设施，选用独立闭环式风冷全变频氟泵机房专用空调作为机房专属冷源：拆除机房现有7台101 kW老旧定频空调，全部更换为110kW全变频氟泵精密空调，同步配套增设1套室外集中冷凝器。改造后102机房形成机房专属独立制冷环路，冷源不受大楼公共中央空调故障牵连，单台机组故障不会造成区域断冷，冷量调节、冗余配置、连续供冷指标全部满足A级数据中心暖通验收条件，在不扰动大楼既有制冷管网的前提下完成制冷系统A级合规升级。

3.3.4 改造后变压器及发电机负载率

102 机房改造后，通过实测，变压器及发电机负载率见表4。

表4 改造后的变压器及发电机负载率

改造后变压器的负载率均低于80%，处于合理运行区间。改造后TM2对应的发电机负载率为78%，处于黄色预警，应统筹安排用电申请，但严禁加到红色预警门限。TM4对应的发电机负载率为84%，处于橙色预警，应严格限制增加负荷，严禁加到红色预警门限。

4 存量数据中心A级认证改造模式

4.1 适用对象

本模式适用于2008—2015年建成投运，承载在网业务、需快速通过A级认证的地市级运营商数据中心，重点满足金融灾备、政务云、重要企业IDC等高等级业务需求。

4.2 适用前提

机房主体结构、承重、消防、安防、环境等基础条件基本满足A级要求；可利旧现有机柜、母线、低压配电主干等成熟设施；具备高压调整、物理分隔、末端补强的施工空间与条件。

4.3 改造核心原则

1）安全优先原则：严格执行A级容错要求，供配电、UPS、制冷系统实现物理隔离+双路冗余，消除单点故障风险。

2）利旧最大化原则：保留可用基础设施，仅对不达标项进行补强，降低改造成本与施工风险。

3）快速达标原则：优先采用替换式、外挂式、分区式改造，避免主干管网、主楼结构大规模改动。

4）可扩展原则：改造后满足未来3到5年机柜扩容、功率密度提升需求，适配单机柜4 kW～8 kW演进。

4.4 标准化改造技术体系

4.4.1 供配电系统通用改造技术

1）高压系统：将双路10 kV电源调整至不同高压配电室，实现电气完全物理隔离。

2）楼层配电：电力室增设实体隔墙，双路楼层配电装置分置独立隔间。

3）末端切换：取消集中ATS，改为双路独立配电，避免单点故障。

4）空调供电：新增专用应急UPS，确保空调一路市电、一路应急电源，满足A级配电要求。

4.4.2 UPS系统通用改造技术

1）物理分隔：2NUPS系统分置两个独立电力电池室，实现故障隔离。

2）路由分离：UPS至机柜小母线双路径敷设，避免同路由失效。

3）配电重构：A/B路供电交叉覆盖全机柜，确保任意一套UPS故障不影响业务。

4.4.3 制冷系统通用改造技术

1）水冷改风冷：优先采用全变频氟泵空调替代原有水冷末端，避免冷冻水管网改造。

2）冗余配置：执行N+1冗余，确保单台空调故障时总冷量满足满载需求。

3）可靠性提升：取消单供单回管路，避免主管故障导致机房停冷。

5 结束语

运营商存量数据中心机房受早年建设水平局限，供配电、UPS及暖通系统等普遍存在架构冗余不足、系统配置偏低等短板，难以适配现行A级数据中心建设规范。本研究依托地市SS数据中心102机房落地改造实践，摒弃大拆大建模式，立足原有设备资源开展优化升级，从配电架构重构、电力分区隔离、UPS拓扑优化、制冷系统换代等维度落地针对性整治举措，在严控改造成本、最大化盘活存量资产的前提下顺利通过A级标准核验，优化了动力设备负载运行工况，夯实机房基础设施运行稳定性。本研究总结的老旧机房缺陷排查方法与低成本升级改造思路，为通信行业同类型老旧数据中心标准化整改提供实操参考，依托合规机房资源深挖政企、金融类算力业务市场，助力算力基础设施规范化提质建设。

参考文献

[1]GB 50174—2017数据中心设计规范[S].

[2]T/CECS 488—2017数据中心等级评定标准[S].

[3]钟景华,傅烈虎,丁麒钢,等.新基建:数据中心规划与设计[M].北京:电子工业出版社,2021.

[4]丛煜.A级数据中心间接蒸发冷却空调供配电设计探析[J].电世界,2025(3):47-53.

[5]徐立波,祝燕萍,张治乾,等.多站融合工程中的数据中心配电方案优化[J].电气技术,2022(8):17-22.

[6]CQC 1324—2018数据中心场地基础设施认证技术规范[S].

[7]朱发熙. A级数据中心制冷系统配电方案探讨[J].现代建筑电气,2023(1):58-65.

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