復疊式制冷系統通常由高溫部分和低溫部分組成、高溫部分使用中溫制冷劑，低溫部分使用低溫制冷劑。每一部分都是一個完整的制冷循環。高溫部分系統中制冷劑的蒸發是用來使低溫部分的制冷劑冷凝；低溫部分的制冷劑在蒸發時吸熱制冷。
高溫部分和低溫部分用一個蒸發冷凝器聯系起來，它既是——高溫部分的蒸發器，又是低溫部分的冷凝器。這樣低溫部分制冷劑吸收的熱量就可以通過蒸發冷凝器傳遞給高溫部分的制冷劑，而高溫部分的制冷劑再通過其本身系統中的冷凝器將熱量釋放給環境介質(水或空氣)。個復疊制冷系統可以由兩個單級壓縮系統組成，它的高溫部分和低溫部分分別可采用R22和R13作制冷劑，蒸發溫度可達一90～一80℃。
一、復疊式制冷循環的優點是：
1、相同蒸發溫度時，復疊式制冷壓縮機的尺寸比雙級制冷壓縮機要小：例如：t。＝－60℃時，R12一R13復疊式制冷機比R12雙級壓縮機汽缸容積減少65％左右，且功耗還可減少10％以上。
2、系統內保持正壓，空氣不會漏入，因而運行穩定。
3、復疊式制冷機還可以用不同的制冷方式。如低溫部分用壓縮式或離心式制冷機制冷，高溫部分用吸收式制冷機制冷。
二、復疊式制冷循環熱力計算
復疊式制冷循環的熱力計算可分別對高溫部分及低溫部分單獨進行計算。計算中令高溫部分的制冷量等于低溫部分的冷凝熱負荷加上冷損。計算方法與單級或兩級壓縮制冷循環的熱力計算相同。
復疊式制冷循環中中間溫度的確定應根據制冷系數或各個壓縮機壓力比大致相等的原則。前者對能量利用最經濟，后者對壓縮機氣缸工作容積的利用率較高(即輸氣系數較大)。由于中間溫度在一定范圍內變動時對制冷系數影響并不大，故按各級壓力比大致相等的原則來確定中間溫度似乎更為合理。
冷凝蒸發器傳熱溫差的大小不僅影響到傳熱面積和冷量損耗，而且也影響到整個制冷機的容量和經濟性，一般位一5～10℃，溫差選得大，冷凝蒸發器的面積可小些，但卻使壓力比增加，循環經濟性降低。制冷劑的溫度越低，傳熱溫差引起的不可逆損失越大，故蒸發器的傳熱溫差因蒸發溫度很低而應取較小值，不大于5℃。
三、復疊式制冷機的啟動步驟流程與膨脹容器
復疊式制冷機必須先啟動高溫級，當中間溫度降低到足以保證低溫級的冷凝壓力不超過1.57MPa時才可以啟動低溫級。如果膨脹容器和排氣管路連接，并在連接管路上裝有壓力控制閥，則高、低溫部分可以同時啟動。因為當低溫部分的排氣壓力一旦升高到限定值時，壓力控制閥將自動打開，使排氣管路與膨脹容器接通，壓力降低。這種啟動方式常被小型復疊式制冷機組所采用。
復疊式制冷機的低溫部分設置了膨脹容器，它是低溫系統中一個特有的設備，其功用是在于防止系統內壓力過度升高。因為當復疊式制冷機停止運行后，系統內的溫度將逐漸升高至環境溫度，低溫制冷劑將會全部氣化為過熱蒸氣(因為低溫制冷劑的臨界溫度一般都較低)，為了防止低溫系統內壓力過度升高，在大型裝置中通常使低溫制冷劑始終處于低溫狀態(定期使高溫部分運行)或將低溫制冷劑抽出，液化后裝入高壓鋼瓶中。對于中、小型試驗用低溫復疊式制冷裝置，則是在低溫系統內設置膨脹容積，以便停機后使大部分氣化后的低溫制冷劑蒸氣進入膨脹容器中，使整個系統內的壓力保持在允許的工作壓力之內。http://m.9919977.com
