復疊式制冷系統(tǒng)由高溫部分和低溫部分組成．其低溫部分提供所需的超低溫能力，采用R13、R23等低溫制冷劑，但這類制冷劑的冷凝溫度要求很低，同等壓力下用冷卻水難以將其冷凝。高溫部分使用中溫制冷劑循環(huán)，其作用是用于冷凝低溫制冷劑，高溫部分和低溫部分共用一個蒸發(fā)冷凝器而“復疊”，從而組成應用兩種制冷劑的復疊式制冷循環(huán)。熱泵循環(huán)是在冷凝溫度（TCO）下定溫放熱，在蒸發(fā)溫度（TEV）下定溫吸熱，定熵地進行膨脹和壓縮，所需的平衡功由外界提供。生產工藝要求反應溫度為-50℃，因此超低溫機組完全能滿足工藝要求的大規(guī)模降溫要求。