复叠式制冷，是指用两种或两种以上的制冷剂，由两个或两个以上的单级（或双级）压缩制冷循环系统组成的制冷装置。一般用于-120℃∽-60℃的低温设施，比如超低温的冷库，快速冻结工艺设施，需要超低温工艺的生物及化学工业领域、低温箱等。
常见的复叠式制冷装置，系统结构上分为高温级部分和低温级部分。其中高温部分用的是中温制冷剂，低温部分用的是低温制冷剂。高温部分的制冷剂蒸发使低温部分的制冷剂冷凝，两个部分用一个冷凝蒸发器连接起来形成一个整体。冷凝蒸发器既是高温部分的蒸发器，也是低温部分的冷凝器。示例图如下：
复叠式制冷VS两级压缩
项目 | 复叠式制冷 | 两级压缩式制冷 |
系统特性 | 复杂，要两套子系统，两种制冷剂； 低温制冷剂比中温制冷剂要贵得许多 | 简单， 只要一种中温制冷剂。单机双级压缩机只需一台；双机双级情况下需处理好两台压缩机中润滑油的分配问题 |
运行特性 | 1.存在复叠温差，造成不可逆损失。 | 1.不存在不可逆损失。 2.低压级压缩机尺寸大，机械效率低。 3.低压级压缩机的容积效率和指示效率低。 4.低压机负压程度较高，外气渗入系统的危险性大。 5.温度调节范围大。 |
主要应用 | 工业生产用的低温装置，大型试验装置。 | 小型试验装置，尤其是需要宽范围温度调节的应用装置。 |
