復疊式壓縮制冷系統(tǒng)通常由兩個單級壓縮制冷循環(huán)組成，之間用蒸發(fā)冷凝器聯(lián)系起來。

高溫部分采用中溫制冷劑，蒸發(fā)器為低溫部分冷凝器中的制冷劑冷凝服務;低溫部分采用低溫制冷劑，蒸發(fā)器為用戶制冷。兩臺制冷機聯(lián)合運行，高溫級制冷機的蒸發(fā)器為低溫級制冷機的冷凝器提供冷源;為確保低溫級的所需冷凝溫度，高溫級制冷機的蒸發(fā)溫度低于低溫級冷凝溫度3-5℃;復疊式制冷循環(huán)既保留了中、低溫制冷劑各自的優(yōu)點，又克服了它們不足，使制取很低的溫度成為可能。

系統(tǒng)中除裝有常規(guī)的設備外，在R13制冷劑的低溫系統(tǒng)中，還裝有單向閥、毛細管和膨脹容器等設備。裝設這些設備的目的是為了運行和停機時的安全。因為R13屬于高壓制冷劑。它的臨界溫度極低(28. 8℃ ) ，當停機后，若環(huán)境溫度超過28.8℃時，制冷系統(tǒng)內(nèi)的R13制冷劑全部氣化為過熱蒸氣，床力也達到臨界度(3.88MPa)。這時產(chǎn)生低溫部分的壓力將會超出制冷系統(tǒng)允許的最高工作壓力這一非常危險的情況，為解決這一問題，大型系統(tǒng)采用高溫系統(tǒng)定時開機，以維持低溫系統(tǒng)較低壓力，但這種方法耗功大;或者將低溫制冷劑抽出裝入高壓鋼瓶中。

對于小型復疊式制冷裝置，通常在低溫部分的系統(tǒng)中連接一個膨脹容器，當停機后低溫部分的制冷劑蒸氣可進入膨脹容器，如系統(tǒng)中不設膨脹容器，則應考慮加大蒸發(fā)冷凝器的容積，使其起到膨脹容器的作用，以免系統(tǒng)壓力過高。在壓縮機啟動后，膨脹容器中的制冷劑通過毛細管降壓，并由壓縮機吸入，仍進入制冷循環(huán)。如果高溫級在壓縮機啟動后，未能提供足夠的冷覺來冷凝R13制冷劑，則排氣壓力將升高，當超過規(guī)定限值時，單向閥會打開，高壓蒸氣進入膨脹容器，以避免產(chǎn)生事故。