二級或多級壓縮制冷循環均采用一種制冷劑，當蒸發溫度較低時，雖然可以用分級壓縮解決壓力比、節流損失和排氣溫度過高等方面的問題。但是，當制取的溫度更低時，采用一種制冷劑的二級或多級壓縮制冷循環又將出現下面一些難以克服的困難:
1)任何制冷劑，蒸發溫度越低，則蒸發壓力也就越低。過低的蒸發壓力，有時可能造成壓縮機難以吸氣，或者使外界的空氣進入制冷系統。
2)當蒸發溫度過低時，某些常用制冷劑已達凝固溫度，無法實現制冷劑的流動、循環。
3)蒸發壓力降低，制冷劑的比體積增大，制冷劑的質量流量減少，制冷量大大下降。為了獲得所需冷量，必須增大吸氣容積，使壓縮機體積過于龐大。
復疊式蒸汽壓縮制冷循環是由兩個或兩個以上的單級壓縮制冷循環組成，在每個單級制冷系統中充加不同性質的制冷劑。它既能滿足在較低溫度時，有合適的蒸發壓力，又能滿足在環境溫度條件下冷凝時，具有合適的冷凝壓力。
圖1-20是由兩個單級壓縮式制冷循環組成的復疊式制冷循環流程。圖中左側的單級制冷循環，與以前介紹的單級循環相同，它的冷凝器仍用環境溫度條件下的水或空氣作為冷卻介質。但該制冷循環所得的制冷量，是用來冷凝右側單級制冷循環中的制冷劑。
左側制冷系統運行時的溫度區間較高，稱高溫級，制冷劑為R22, R134a等。右側制冷系統運行的溫度區間較低，稱低溫級，常用的制冷劑為R13, R503等。按圖1-20所示的復疊式制冷循環，在低溫級蒸發器中可獲得-80℃左右的低溫。
由于復疊式制冷循環的蒸發溫度較低，對潤滑油的品質和分離應特別注意，以防在循環過程中產生凝固，影響制冷裝置的正常運行。
根據單級、二級和復疊式制冷循環的原理和流程可以知道，制冷裝置制取的溫度越低，制冷系統越復雜，設備也越多，投資和運行費用也越大。蒸汽壓縮式制冷僅用來制取-120℃以上的低溫(普冷的最低溫度)，如果需要獲得更低的溫度，則需用其他方法制取。
