當需要制取更低的溫度，如-70℃至-120℃的低溫箱、低溫冷藏庫，再采用中溫制冷劑的雙級壓縮制冷裝置，將會因為過低的蒸發溫度造成很大問題。比如R12及R22在-80℃時，其蒸發壓力已低于0.01MPa，氨在-77. 7℃時已凝固了。過低的蒸發壓力會造成下列問題：
①低壓設備內與外界的壓差增大，容易使空氣滲入制冷系統。
②氣體在極低的壓力下比容增大，實際吸入氣缸的氣體減少.輸氣系數減小；或使壓縮機的尺寸增大。
③活塞式壓縮機閥門啟閉特性所決定，當吸氣壓力低于0.01~0.015MPa時，很難克服氣閥彈力，閥門難以正常工作。
因此，當制取低于-70℃溫度時，就要使用低溫制冷劑，低溫制冷劑在常壓下有較低的蒸發溫度，比如R13的蒸發溫度在常壓下為-81. 5℃，而R14為-128℃。因此使用了低溫制冷劑可以使在低蒸發溫度下獲得較高的蒸發壓力，從而克服了上述的三個問題。但是低溫制冷劑的使用也帶來一個問題，那就是它的冷凝溫度要求也低，用一般的水冷和空氣冷卻都無法使之凝結為液體。如R13在30℃時其壓力已超過臨界狀態了，因此，必須用人工冷源來冷凝低溫制冷劑。這樣就形成了兩個制冷循環，一個是采用低溫制冷劑的低溫側制冷系統，另一個是采用中溫制冷劑用來冷卻低溫制冷劑的制冷系統。我們把這種制冷形式稱之為復疊壓縮制冷。
復疊壓縮有兩級復疊、三級復疊等，侮一級為一種制冷劑。而雙級壓縮或多級壓縮制冷系統的制冷劑為同一種制冷劑。
復疊壓縮如兩級復疊壓縮，其低溫側與高溫側通過一個熱交換器聯結，我們稱之為冷凝蒸發器(也有稱為蒸發冷凝器的，但為了與蒸發式冷凝器的命名加大區別，還是稱為冷凝蒸發器好)。冷凝蒸發器即是低溫側的冷凝器又是高溫側的蒸發器。
利用活塞式壓縮機組成的復疊壓縮循環常用的制冷劑組合如表2-3。
