使用單機雙級壓縮機，這些壓縮機有活塞式也有螺桿式。這些機組有的自帶中間冷卻器，也有的外接中間冷卻器。這種形式使用也比較普遍，許多生產廠家的資料都有詳細介紹。
這種模式運行的缺點是:一般雙級運行的系統用于速凍系統，在系統開始運行階段由于蒸發溫度高、負荷大，而壓縮機的電機運行工況是按速凍工況選擇的，這時這種單機雙級運行的壓縮機不能全負荷投入運行，否則壓縮機的電機由于過高的運行電流導致銷毀。而恰恰這時的熱負荷是整個速凍過程中最大的。
還有一個問題是這種單機雙級運行的壓縮機的綜合利用性問題，如果在一個大型速凍系統中，可能同時使用幾臺這種壓縮機，而這幾臺壓縮機不能根據蒸發溫度的變化相互匹配它們之間的高低壓級的上載比例。這也許是一些著名的歐美壓縮機廠至今還沒有生產螺桿式單機雙級壓縮機的原因。這個問題的回答是，既然雙級配打在速凍的初期運行更有優勢，而且在控制上也不存在問題，為什么還要研究這種單機雙級運行的螺桿機呢?而國內的思維是:兩臺(配打)螺桿壓縮機的價格肯定比同樣制冷量的單機雙級螺桿制冷壓縮機要貴一些，而且設計的回路也要少一些。
