復疊制冷系統是采用兩種以上制冷劑，在兩個(gè)以上的系統內用換熱器（冷凝蒸發(fā)器）將其組合在一起的低溫制冷系統。對于二元復疊制冷系統冷水機，由兩個(gè)單獨的制冷系統組成，一個(gè)是高溫系統，一個(gè)是低溫系統。低溫系統是用來(lái)冷卻環(huán)境實(shí)驗室，而高溫系統是用來(lái)冷卻低溫系統排出氣體使之在較低溫度下凝結。這樣同樣達到減小壓縮比提高輸氣系數的目的。

　　這種復疊低溫制冷系統工業(yè)冷水機的優(yōu)點(diǎn)是采用適合于高溫系統的中壓制冷劑與適合低溫系統的高壓制冷劑。由于低溫時(shí)高壓制冷劑氣體的比容較中壓制冷劑的比容小得多，因此，在低溫時(shí)同一型號的壓縮機作復疊制冷較雙級壓縮制冷的制冷量大數倍，選用復疊制冷系統冷水機可節約大量投資及建筑面積。而且高壓制冷劑在低溫時(shí)吸入壓力大于或接近于一個(gè)大氣壓下工作，不會(huì )像雙級低溫系統那樣經(jīng)常往系統滲入空氣。
　　曾經(jīng)有工程師就用R13做低溫級，R22做高溫級的二元復疊制冷系統作一比較，相同冷量設備投資，雙級壓縮制冷系統冷水機是復疊制冷系統冷水機的三倍多。電動(dòng)機安裝功率，雙級壓縮制冷系統是復疊制冷系統的二倍多。由于雙級制冷系統的壓縮機數量多，摩擦功率增加，因此雙級壓縮機的能量消耗為復疊制冷系統的1.5倍以上。
　　除去用戶(hù)要求溫度變化多，環(huán)境溫度高于-55℃以上外都可以采用復疊制冷系統工業(yè)冷水機組。目前采用復疊制冷系統做低溫實(shí)驗設備的冷源也越來(lái)越多。