當低溫箱內的溫度要求-80℃以下時，必須采用復迭式的制冷循環。國產的D8型低溫箱可獲得-80℃的低溫,D8型低溫箱采用兩臺2F6.5型開啟式壓縮機，在兩臺壓縮機之間用一個蒸發冷凝器連接起來。它與雙級壓縮制冷循環的區別在于制冷劑不是依次進行兩級壓縮，而是兩套獨立的單級壓縮制冷系統(所使用的制冷劑也不相同)。低溫級為R-13系統，高溫級為R-22系統。中間利用中溫、中壓制冷劑去冷凝R-13的高壓過熱蒸氣。在高溫級與低溫級兩臺壓縮機之間有蒸發冷凝器相連。

D8型低溫箱的制冷系統中有一套由膨脹容器、單向閥和毛細管所組成的安全裝置，這套安全裝置可使在低溫箱停機或啟動時，R- 13低溫系統中的壓力控制在1.6Mpa以下。當啟動或停機時，R-13由于得不到R-12的冷卻，它的壓力將急劇升高，當其壓力超過1 Mpa時，單向閥即自動開啟，低溫系統中R-13蒸氣流入膨脹容器，以保證其不超壓。在壓縮機投入正常運轉后，壓力隨之降低，當降至0.9Mpa時，由于單向閥彈簧力的作用而使閥自動關閉。此后，膨脹容器中積存的R-13逐漸通過毛細管而吸入壓縮機中，可再次補充到系統中，起到安全作用。