Układ kaskadowy
Klasyczną konstrukcją zamrażarek niskotemperaturowych jest układ dwóch kompresorów połączonych w tzw. kaskadę. Jeden z kompresorów schładza układ z drugim kompresorem, który zaopatrzony jest w tzw. wymiennik ciepła. Po schłodzeniu układu wymiennika do temperatury ok -40 rozpoczyna pracę drugi kompresor który zapewnia schładzanie komory zamrażarki do temperatury – 86°C. Do poprawnej pracy zamrażarki potrzebne są oba kompresory.
Układ jednokompresorowy
Nowocześniejszą konstrukcją zamrażarek niskotemperaturowych jest układ oparty na jednym pracującym kompresorze. W układzie chłodniczym zastosowana jest tzw. autokaskada umożliwiająca poprawne schładzanie całego układu do temperatury pracy -86°C. Możliwe jest osiągnięcie tak niskich temperatur w układzie z jednym kompresorem dzięki wykorzystaniu specjalnych mieszanin czynników chłodniczych oraz bardzo dokładnemu wykonaniu układów chłodzenia.
Układ dwukompresorowy
Układ dwukompresorowy działa tak samo jak układ jednokompresorowy. W urządzeniach dwukompresorowych pracują dwa niezależne od siebie układy jednokompresorowe. Parametry pracy dzięki zdublowaniu układów jednokompresorowych są zdecydowanie lepsze niż dla układu kaskadowego czy też jednokompresorowego. Zamrażarki wyposażone w układ dwukompresorowy potrafią osiągać temperatury -95°C. Układ dwukompresorowy zapewnia większe bezpieczeństwo przechowywanego materiału dzięki temu, że w przypadku awarii jednego z niezależnych układów drugi jest w stanie samodzielnie utrzymać niską temperaturę na poziomie -80°C.