在氨冷库制冷系统中，当蒸发温度比较低(如一28℃制冷系统)，冷凝压力与蒸发压力之比大于8时，应采用双级压缩系统。双级压缩系统比单级压缩系统增加两个环节:一是压缩级数增加了一级;二是增加与压缩级数相适应的级间冷却系统，即中间冷却系统。
在氨冷库制冷系统的双级压缩系统中，从低压循环储液器来的低温低压氨气由双级压缩机低压级吸入，经压缩成为中压过热氨气并排至中间冷却器进行冷却，冷却后的中压氨气由压缩机高压级吸入，经过压缩成为高压过热氨气，高压过热氨气经过油分离器进行润滑油的分离。
氨双级压缩系统普遍采用中间完全冷却系统。由总调节站供应的高压饱和氨液，其中少量氨液经过液体电磁主阀和节流阀进入筒体内，吸收中压过热氨气的热量后，这部分氨液中的大部分蒸发为氨气，连同冷却后的中压氨气被压缩机高压级吸入;余下部分氨液从中间冷却器下部进入筒体内的冷却盘管，用于吸收筒体内氨液的冷量，成为过冷氨液，这部分过冷氨液与来自总调节站的高压饱和氨液混合后，经过滤器、电磁主阀、节流阀进入低压循环储液器。中间冷却器的液面一般采用液体电磁主阀和液位控制器实现自动控制，使其液面保持在正常的液位范围内，液位过高容易引起压缩机高压级湿行程;液面过低会使压缩机高压级吸气过热，造成排气温度过高。
中间冷却器顶部安装安全阀，当筒体内压力超过允许压力时，安全阀自动打开，并通过安全管向外排出超压部分的氨气，确保安全。中间冷却器底部安装放油管，用于定期把筒体底部的润滑油排放至集油器。
