采用復疊式制冷的原因：

1、蒸發溫度必須高于制冷劑的凝固點，否則制冷劑無法進行循環。當制冷循環的蒸發溫度，低于該制冷劑凝固點時，制冷劑就會凝固而無法流動，從而失去循環流動的特性。例如：R717的凝固點是-77.7℃，R717制冷循環的極限溫度是-77.7℃;

2、蒸發溫度很低時，一般制冷劑蒸發壓力很低，比體積很大，所以制冷劑單位容積制冷量很小，這樣使壓縮機尺寸過于龐大。如常用的制冷劑R22、R17，在t k =40℃，t 0 = -70℃時，它們的單位容積制冷量分別只有當t k =40℃，t 0 = -15℃時的6.9%、和5.2%。而且過低的蒸發壓力還增加空氣滲入制冷劑系統的可能性，同時由于級間的壓力增大，使壓縮機的輸氣系統減小，系統的運行性能下降，也對安裝中系統的密封性要求很高;

3、低溫制冷劑大多是有機物質，凝固點低，如R13的凝固點在 -180℃，并且低飽和溫度氣化時，對制冷循環的吸氣性能影響較小。但低溫制冷劑的臨界點低，如R13的臨界點為28.8℃，臨界壓力為3.861MPa,當t k >=28.8℃時，R13的冷凝壓力不僅高而且超出臨界壓力，所以在一般情況下，低溫制冷劑不能像高溫、中溫制冷劑那樣用水、空氣等普通冷卻介質來完成冷卻冷凝過程。

4、對于活塞式壓縮機，由于氣閥的特性，當吸氣壓力低于15kPa時，氣閥將因氣缸內外壓差過小而無法開啟。因此使用活塞式壓縮機的循環能達到的溫度只能是與15kPa相對應的飽和蒸氣溫度。如果要達到更低的蒸發壓力，即便級數再多也無能為力。若改用沸點低的制冷劑，雖然蒸發壓力可不低于15kPa，但其冷凝壓力太高，接近臨界壓力，此時循環節流損失很大。例如：t 0 = -100℃時，R13的冷凝壓力為p 0 = 0.0332MPa,但同時它的冷凝壓力卻太高，當t k =30℃時，R13已經達到超臨界狀態，因此單一的低溫制冷劑的多級循環仍然不行。 為了解決上述的問題，采用了兩種制冷劑的復疊式乙二醇冷凍機制冷循環。

復疊式制冷機組是可以提供超低溫冷源的，用于工業或實驗需要超低溫冷源控溫的工藝，如反應釜、新能源等控溫。