复叠式制冷系统通常由高温部分和低温部分组成、高温部分使用中温制冷剂，低温部分使用低温制冷剂。每一部分都是一个完整的制冷循环。高温部分系统中制冷剂的蒸发是用来使低温部分的制冷剂冷凝；低温部分的制冷剂在蒸发时吸热制冷。
高温部分和低温部分用一个蒸发冷凝器联系起来，它既是——高温部分的蒸发器，又是低温部分的冷凝器。这样低温部分制冷剂吸收的热量就可以通过蒸发冷凝器传递给高温部分的制冷剂，而高温部分的制冷剂再通过其本身系统中的冷凝器将热量释放给环境介质(水或空气)。个复叠制冷系统可以由两个单级压缩系统组成，它的高温部分和低温部分分别可采用R22和R13作制冷剂，蒸发温度可达一90～一80℃。
一、复叠式制冷循环的优点是：
1、相同蒸发温度时，复叠式制冷压缩机的尺寸比双级制冷压缩机要小：例如：t。＝－60℃时，R12一R13复叠式制冷机比R12双级压缩机汽缸容积减少65％左右，且功耗还可减少10％以上。
2、系统内保持正压，空气不会漏入，因而运行稳定。
3、复叠式制冷机还可以用不同的制冷方式。如低温部分用压缩式或离心式制冷机制冷，高温部分用吸收式制冷机制冷。
二、复叠式制冷循环热力计算
复叠式制冷循环的热力计算可分别对高温部分及低温部分单独进行计算。计算中令高温部分的制冷量等于低温部分的冷凝热负荷加上冷损。计算方法与单级或两级压缩制冷循环的热力计算相同。
复叠式制冷循环中中间温度的确定应根据制冷系数或各个压缩机压力比大致相等的原则。前者对能量利用最经济，后者对压缩机气缸工作容积的利用率较高(即输气系数较大)。由于中间温度在一定范围内变动时对制冷系数影响并不大，故按各级压力比大致相等的原则来确定中间温度似乎更为合理。
冷凝蒸发器传热温差的大小不仅影响到传热面积和冷量损耗，而且也影响到整个制冷机的容量和经济性，一般位一5～10℃，温差选得大，冷凝蒸发器的面积可小些，但却使压力比增加，循环经济性降低。制冷剂的温度越低，传热温差引起的不可逆损失越大，故蒸发器的传热温差因蒸发温度很低而应取较小值，不大于5℃。
三、复叠式制冷机的启动步骤流程与膨胀容器
复叠式制冷机必须先启动高温级，当中间温度降低到足以保证低温级的冷凝压力不超过1.57MPa时才可以启动低温级。如果膨胀容器和排气管路连接，并在连接管路上装有压力控制阀，则高、低温部分可以同时启动。因为当低温部分的排气压力一旦升高到限定值时，压力控制阀将自动打开，使排气管路与膨胀容器接通，压力降低。这种启动方式常被小型复叠式制冷机组所采用。
复叠式制冷机的低温部分设置了膨胀容器，它是低温系统中一个特有的设备，其功用是在于防止系统内压力过度升高。因为当复叠式制冷机停止运行后，系统内的温度将逐渐升高至环境温度，低温制冷剂将会全部气化为过热蒸气(因为低温制冷剂的临界温度一般都较低)，为了防止低温系统内压力过度升高，在大型装置中通常使低温制冷剂始终处于低温状态(定期使高温部分运行)或将低温制冷剂抽出，液化后装入高压钢瓶中。对于中、小型试验用低温复叠式制冷装置，则是在低温系统内设置膨胀容积，以便停机后使大部分气化后的低温制冷剂蒸气进入膨胀容器中，使整个系统内的压力保持在允许的工作压力之内。http://www.zhenghang88.com
