我们常用的氨或氟利昂制冷系统冷水机要获得低温，一般采用双级或多级压缩，可以获取-40~-70℃的低温冷冻液。但如果想要获取-70~-120℃的低温冷冻机或低温冷库，就需要采用复叠式冷水机组。

随着科研和生产对低温制冷的要求越来越高，如果需要-70~-120℃的低温机组、低温冷库等，由于受到制冷剂本身物理性质的限制，能够达到的低蒸发温度有一定的限度，如R22在-80℃时，蒸发压力已经低于0.01MPa，而氨在-77.7℃时已经凝固，不能制取更低的温度。

因此，双级或多级蒸气压缩制冷方式的局限性主要体现在以下几方面：

双级压缩制冷冷水机的制冷温度受制冷剂凝固点的限制不能太低，蒸发温度必须高于制冷剂的凝固点，否则制冷剂无法进行制冷循环。

双级压缩制冷收蒸发压力过低的限制。制冷剂蒸发温度过低，其相应的蒸发压力也非常低，从而导致冷水机的压缩机和系统低压部分在高真空下运行，增加空气渗入的可能性，进而破坏冷水机制冷循环的正常运行。

3、蒸发压力很低则气态制冷剂的比容很大，这将导致冷水机压缩机吸气比容增大，输气系数减小，要制取同样大小的冷量是比需要采用更大尺寸的压缩机。

 4、对于活塞式压缩机，因其阀门自动启闭特性，当吸气压力低于0.01~0.05MPa时，难于克服吸气阀弹簧力，影响机组压缩机的正常工作。

 由于上述原因，所以为了获得低于-70℃的温度，就应采用中温制冷剂与低温制冷剂复叠的制冷循环(如氟利昂R23、R1150等)，采用低温制冷剂的冷水机，虽然能够制取很低的温度，但低温制冷剂的冷凝温度要求很低，用一般的水冷却和空气冷却无法凝结成液体，必须用一种人工冷源来冷凝低温制冷剂。它不能单独工作，需要有另一台冷水机与之联合运行，为低温制冷剂循环的冷凝过程提供冷源，降低冷凝温度和压力，这就出现了同时采用两种制冷剂的制冷系统，即称为复叠式制冷循环，我们称这种机组为复叠式冷水机。