雙級壓縮(或兩級壓縮)制冷循環是在單級壓縮制冷循環的基礎上發展起來的。它的壓縮過程分為兩個階段進行。從蒸發器出來的制冷劑蒸氣先進入低壓缸(或低壓級壓縮機)壓縮到中間壓力，經中間冷卻器冷卻后再進入高壓缸(或高壓級壓縮機)然后被壓縮到冷凝器中，這就是雙級壓縮制冷循環。下面介紹雙級壓縮制冷循環的制冷循環方式。
1、一級節流中間完全冷卻的雙級壓縮制冷循環
在氨雙級制冷系統中,一般都用冷凝壓力下的液態制冷劑節流到中間冷卻器。這部分中壓液態制冷劑去冷卻低壓級排出的過熱蒸氣，并冷卻到與中間壓力相對應的飽和溫度。這種中間冷卻方式稱為中間完全冷卻，如圖1-8所示。
2、中間不完全冷卻的雙級壓縮制冷循環
在制冷系統中，中間不完全冷卻雙級壓縮制冷循環與中間完全冷卻不同的是低壓級壓縮機的排氣不進入中間冷卻器，而是與中間冷卻器的蒸氣混合后直接進入高壓級壓縮機。此系統一般只用在氟利昂的雙級壓縮制冷系統中。中間不完全冷卻的雙級壓縮制冷循環如圖1-9所示。
3、復疊式壓縮制冷循環
無論是采用單級壓縮還是雙級壓縮，在制冷循環系統中都是使用一種制冷劑。如果在整個制冷循環系統中使用不同的兩種以上的制冷劑，并分別進行循環制冷，這一制冷系統稱為復疊式制冷壓縮循環。
