在氨冷庫制冷系統中，當蒸發溫度比較低(如一28℃制冷系統)，冷凝壓力與蒸發壓力之比大于8時，應采用雙級壓縮系統。雙級壓縮系統比單級壓縮系統增加兩個環節:一是壓縮級數增加了一級;二是增加與壓縮級數相適應的級間冷卻系統，即中間冷卻系統。
在氨冷庫制冷系統的雙級壓縮系統中，從低壓循環儲液器來的低溫低壓氨氣由雙級壓縮機低壓級吸入，經壓縮成為中壓過熱氨氣并排至中間冷卻器進行冷卻，冷卻后的中壓氨氣由壓縮機高壓級吸入，經過壓縮成為高壓過熱氨氣，高壓過熱氨氣經過油分離器進行潤滑油的分離。
氨雙級壓縮系統普遍采用中間完全冷卻系統。由總調節站供應的高壓飽和氨液，其中少量氨液經過液體電磁主閥和節流閥進入筒體內，吸收中壓過熱氨氣的熱量后，這部分氨液中的大部分蒸發為氨氣，連同冷卻后的中壓氨氣被壓縮機高壓級吸入;余下部分氨液從中間冷卻器下部進入筒體內的冷卻盤管，用于吸收筒體內氨液的冷量，成為過冷氨液，這部分過冷氨液與來自總調節站的高壓飽和氨液混合后，經過濾器、電磁主閥、節流閥進入低壓循環儲液器。中間冷卻器的液面一般采用液體電磁主閥和液位控制器實現自動控制，使其液面保持在正常的液位范圍內，液位過高容易引起壓縮機高壓級濕行程;液面過低會使壓縮機高壓級吸氣過熱，造成排氣溫度過高。
中間冷卻器頂部安裝安全閥，當筒體內壓力超過允許壓力時，安全閥自動打開，并通過安全管向外排出超壓部分的氨氣，確保安全。中間冷卻器底部安裝放油管，用于定期把筒體底部的潤滑油排放至集油器。
