二段熱水型冷水機組，是單效熱水型冷水機組的一種特殊型式，適用于熱水溢度較高、要求利用溫差較大的場合，如以120℃左右的熱水為驅動熱源，熱水的進出口溫差接近50℃。

圖13-9示出一種二段熱水型溴化鋰吸收式冷水機組的循環流程。該機組可看作由高溫段和低溫段二個單效機組串接而成。熱水和冷卻水回路按逆流方式布置:熱水先后流過高溫段(發生器Ⅰ)和低段(發生器Ⅱ);冷卻水則先后流過低溫段(冷凝器Ⅰ、吸收器Ⅰ)和高溫段(冷凝器Ⅱ、吸收器Ⅱ)。冷卻水回路采取冷凝器和吸收器并聯的流程。冷水先后流過高溫段(蒸發器Ⅰ)和低溫段(蒸發器Ⅱ)，構成串接的冷水回路。高溫段和低溫段的溶液回路是互相獨立的，即自兩個吸收器流出的稀溶液，分別由兩臺溶液泵輸送，經溶液換熱器進入兩個發生器，并通過淋盤淋灑在傳熱管簇上;自兩個發生器流出的濃溶液，經溶液換熱器進入兩個吸收器，通過淋盤直接淋灑在傳熱管簇上。冷劑水回路也是如此，即自兩個冷凝器出來的冷劑水，通過U形管進入兩個蒸發器，兩個蒸發器的液囊是連在一起的，由一臺冷劑泵分兩路進行冷劑水循環噴淋。

由于二段熱水型機組先利用低溫段的熱水制取高溫段的冷水，再利用高溫段的熱水制取低溫段的冷水，可以充分利用熱水的熱能，熱水的進出口溫差較大，其熱力系數也比一般的單效熱水型機組大。因此，這種機組適用于熱一電一冷聯產系統，實現區域集中供熱、供冷。如利用熱網提供的120℃熱水作馭動熱源，熱水的出口溫度為68℃;冷水的進口溫度12℃，出口溫度7℃ ;冷卻水的進口溫度32℃，出口溫度38℃;此時熱力系數可達0. 75。