النزول إلى حرارة منخفضة جدًا بدارة تبريد واحدة صعب: تكبر نسبة الانضغاط، وترتفع حرارة الدفع، ويهبط ضغط السحب إلى التفريغ. وفي النظام التعاقبي يُقسم العمل إلى اثنين. دارة الحرارة المنخفضة تبرّد الغرفة أو المنتج وتطرح حرارتها لا إلى الهواء الخارجي بل إلى المبادل الحراري التعاقبي. وهذا المبادل هو في الوقت نفسه مبخر دارة الحرارة العالية؛ فتأخذ الحرارة وتطرحها إلى الخارج من مكثفها. ولا يختلط وسيطا الدارتين.
يُختار لكل دارة الوسيط الأفضل عملًا في مداها الحراري. وأشيع زوج في التبريد الصناعي CO₂ (R744) في الجهة المنخفضة، والأمونيا (R717) أو البروبان (R290) في الجهة العالية؛ ويُستخدم في منشآت التجميد والحفظ المجمَّد بين −30 و−50 °C. وفي خزائن المختبرات والتطبيقات الخاصة بين −60 و−80 °C توجد في الجهة المنخفضة وسائط مثل R23 وR170 (الإيثان) أو R508B.
يُترك في المبادل الحراري التعاقبي فرق حرارة 3–6 K بين الوسيطين؛ فإذا كانت الدارة المنخفضة تتكثف عند −10 °C تبخرت الدارة العالية عند نحو −15 °C. وهذا الفرق يؤثر في كفاءة النظام مباشرة: كلما صغر زادت الكفاءة وكبر المبادل. والجانب الجذاب في التعاقبي العامل بـ CO₂ أن الأمونيا تبقى في غرفة الآلات فقط، وأن CO₂ وحده يذهب إلى المناطق التي فيها الغذاء، وأن أنابيب CO₂ صغيرة القطر. وتُستخدم مبادلًا حراريًا الأنواع الصفائحية أو ذات الغلاف والأنابيب.
في التشغيل الترتيب مهم: تعمل الدارة العالية أولًا ثم الدارة المنخفضة. فإذا توقفت الدارة العالية لم يبقَ للدارة المنخفضة مكان تتكثف فيه وارتفع ضغطها بسرعة. وبما أن ضغط التوقف في CO₂ قد يبلغ 60–70 bar عند حرارة المحيط، يُنص للتوقفات الطويلة على وحدة تبريد مساعدة صغيرة، أو وعاء يتحمل الضغط العالي، أو تنفيس متحكَّم به من صمام الأمان. ويجري التصميم على أساس المشروع. ويعشَّق تحكم الدارتين أحدهما بالآخر؛ فإذا تعطلت إحداهما تصرفت الأخرى على هذا الأساس.