當冷庫制冷系統的冷凝壓力與蒸發壓力的比值超出單級壓縮要求，如氨系統冷凝壓力與蒸發壓力的比值大于8,氟利昂系統冷凝壓力與蒸發壓力的比值大于10時，就應考慮采用雙級壓縮形式。這樣不僅能使制冷系統安全、經濟地運行，還能延長制冷壓縮機的使用壽命。雙級壓縮制冷系統有采用配組式雙級壓縮形式，也有采用單機雙級壓縮形式，其配連方案分別如圖1-75、圖1-76所示。
單機雙級壓縮形式，就是采用一臺制冷壓縮機進行雙級壓縮，它具有占地面積小、系統管道簡單、施工周期短、操作管理方便等優點，用于大、中型冷庫中。其缺點是不能根據工作條件變化、靈活調整。
配組式雙級壓縮形式是由幾臺單級壓縮機配合來完成高、低壓級壓縮。用來配組的制冷壓縮機，可以是同型號的，也可以是不同型號的。但應盡量選用相同系列的，以便于零配件互換。配組式雙級壓縮形式配合的標準以壓縮機理論排氣量為準，常采用高、低壓級壓縮機的理論排氣容積比為1/30~1/2。
配組式雙級壓縮形式，可以根據蒸發壓力的變化靈活調整，使其單級運行或雙級運行。當溫度較高的貨物剛送進庫時，庫溫較高，蒸發壓力也較高，可先按單級運行，當庫溫、蒸發壓力下降到一定值時，再按雙級運行繼續降溫，這樣既節省能源，又提高了制冷效率。這種形式對熱負荷變動較大的小型冷庫更為適宜。
