本发明涉及一种长期低温运行的设备的温度耦合控制系统，包括互为备用且器件设置相同的两套制冷系统，任一制冷系统中，均包括压缩机、蒸发器、冷凝器和换热器；压缩机制冷剂出口与蒸发器制冷剂进口、冷凝器制冷剂进口之间，压缩机制冷剂进口与蒸发器制冷剂出口之间，蒸发器制冷剂进口与冷凝器制冷剂出口之间；换热器制冷剂进口与蒸发器制冷剂出口之间，换热器制冷剂出口与压缩机制冷剂进口之间均通过制冷剂通路连接。本发明中两套制冷系统彼此可对因对方蒸发器结霜导致下降的制冷量进行弥补，保证系统环境工况的稳定。通过改变制冷系统中制冷剂的流向，还可以利用制冷剂对蒸发器除霜，提高系统的运行效率，实现设备在低温下的长期稳定运行。