在蒸发温度较低的冻结间和低温冷藏间中，为达到制冷压缩机高效率和系统运行可靠性，常采用双级压缩制冷系统。
图4-6所示为设有热交换器的双级压缩制冷系统原理图，其制冷流程为:低压级排气经由低压级油分离器分离后同中间冷却器来的低温蒸气混合，被冷却到适当温度(该温度由混合点后面的中间冷却器膨胀阀感温包控制)，再进入高压级进行压缩，然后引入高压级油分离器除去蒸气中的润滑油，进入冷凝储液器被冷凝液化。高压氟利昂液体经过滤干燥器后分成两路，大部分进入热交热器与低压低温蒸气换热而进一步冷却，再流经热力膨胀阀进入冷分配设备对库房降温;蒸气则经热交换器被加热后进入低压级压缩机被压缩成中压高温气体排出。
由于低压缸排出的过热蒸气温度较高，比容较大，为避免高压级排气温度过高，改善制冷机的工作条件，必须加以冷却。由过滤干燥器后引出的另一小部分液体，经热力膨胀阀节流降压，在中间冷却器内同高压液体换热而蒸发，这部分气体同低压级排气混合换热而将后者冷却，再被高压级吸入，完成了双级循环。
该系统与氨系统的主要区别在于采用了不完全中间冷却，低压级的排气不是在中间冷却器中冷却，而是与中间冷却器中产生的饱和蒸气在管道中混合后进入高压级，高压级吸入的不是中间压力下的饱和蒸气，而是过热蒸气，故其中间冷却器结构较简单，容积也较小。系统中设有热交换器，其连接也不同于氨系统。
