超低溫機組中復疊式制冷系統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，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。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模降溫要求。

　　超低溫機組按照制冷循環級數分為單級制冷和復疊式制冷等形式。單級制冷系統一股采用中溫制冷劑。運行中制冷劑的蒸發溫度低于-70℃時，制冷劑蒸發壓力很低，蒸汽比容增大.輸氣系數降低，壓縮機吸氣困難，機組工作效率大大降低，因此用單級制冷系統提供蒸發溫度低于-70℃超低溫時，其規模難以做大，經濟性很低。