高低溫沖擊試驗箱、高低溫試驗箱需要做低于-40°的溫度時，制冷系統(tǒng)需要采用復疊式制冷，常用的復疊式制冷機一般由兩部分組成，分別稱為高溫部分和低溫部分。高溫部分使用中溫制冷劑（R404A），低溫部分使用低溫制冷劑（R23），各自組成一個獨立的使用單一制冷劑的制冷系統(tǒng)（可以是單級壓縮、也可以是兩級壓縮），其中高溫部分制冷系統(tǒng)中制冷劑的蒸發(fā)用來使低溫部分系統(tǒng)中的制冷劑冷凝。高溫部分和低溫部分是通過一個冷凝蒸發(fā)器起來。它既是低溫部分的冷凝器，也是高溫部分的蒸發(fā)器。這樣，低溫部分的制冷劑在蒸發(fā)器內(nèi)向被冷卻對象吸收熱量（即制冷量），并將此熱量傳給高溫部分的制冷劑，然后再由高溫部分制冷劑將熱量傳給冷卻介質(zhì)（水或空氣）。由于高低溫兩部分均可根據(jù)各自的工作溫度選用合適的制冷劑，故它既能滿足在較低蒸發(fā)溫度下具有合適的蒸發(fā)壓力，又能滿足在環(huán)境溫度下適中的冷凝壓力。

由于復疊式制冷循環(huán)采用兩種以上的獨立制冷系統(tǒng)，因此可以有多種制冷循環(huán)形式：由兩個單級壓縮制冷循環(huán)組成的復疊式制冷循環(huán)、一個兩級壓縮制冷循環(huán)和一個單級壓縮制冷循環(huán)組成的復疊式制冷循環(huán)或三個單級壓縮制冷循環(huán)組成的復疊式制冷循環(huán)等。復疊式制冷循環(huán)的高溫部分使用的制冷劑，一般為R12、R22、R502（現(xiàn)在高低溫試驗箱采用R404A環(huán)保型制冷劑），也可以使用丙烯（C3H6）和丙烷（C3H8）。低溫部分使用的制冷劑(高低溫試驗箱采用R23制冷劑)有R13、R14、乙烯（C2H4）和乙烷（C2H6）。對于復疊式制冷循環(huán)，R13適用的蒸發(fā)溫度范圍是-70~-110℃，R14適用的蒸發(fā)溫度范圍是-100~140℃。

復疊式制冷循環(huán)的優(yōu)勢在于能獲得較低的蒸發(fā)溫度，當蒸發(fā)溫度在-80℃以下時，一般使用單一制冷劑的兩級壓縮制冷循環(huán)已無能為力，自然采用復疊式制冷循環(huán)。但當蒸發(fā)溫度在-80~-50℃之間時，復疊式制冷和兩級壓縮制冷劑都可以應(yīng)用。復疊式制冷較兩級壓縮制冷的優(yōu)勢在于復疊式制冷系統(tǒng)的每臺壓縮機都工作在比較適中的壓力范圍內(nèi)，輸氣系數(shù)有所提高，其實際循環(huán)的制冷系數(shù)比兩級壓縮制冷循環(huán)要高。而且復疊式制冷系統(tǒng)內(nèi)一般保持正壓，空氣不易漏入。不過復疊式制冷由于冷凝蒸發(fā)器存在傳熱溫差使其經(jīng)濟性有所降低，同時制冷系統(tǒng)也較兩級壓縮制冷復雜，且整個系統(tǒng)需要兩種以上的制冷劑。

根據(jù)以上的比較分析，制冷循環(huán)的選擇需要綜合考慮所需制冷溫度、采用的制冷劑種類及經(jīng)濟性指標等。武漢尚測試驗設(shè)備有限公司生產(chǎn)的-70℃高低溫試驗箱、高低溫沖擊試驗箱、低溫試驗箱等設(shè)備采用復疊式制冷循環(huán)系統(tǒng)，采用環(huán)保型R404A、R23制冷劑，除濕時只啟動R404A（節(jié)能降耗），降溫時啟動R404A 、R23，設(shè)計更加合理！