复叠式冷冻机压缩式制冷循环虽然比单级压缩式制冷循环达到的蒸发温度更低，但受制冷剂自身物性及压缩机工作的特性的限制，当蒸发温度更低时，采用多级压缩式制冷循环往往满足不了要求，此时，需要采用复叠式冷水机制冷循环，其主要原因是：

一、蒸发温度必须高于制冷剂的凝固点，否则制冷剂无法进行循环。当制冷循环的蒸发温度，低于该制冷剂凝固点时，制冷剂就会凝固而无法流动，从而失去循环流动的特性。例如：R717的凝固点是-77.7℃，R717制冷循环的极限温度是-77.7℃。

二、蒸发温度很低时，一般制冷剂蒸发压力很低，比体积很大，所以制冷剂单位容积制冷量很小，这样使压缩机尺寸过于庞大。如常用的制冷剂R22、R17，在tk=40℃，t0=-70℃时，它们的单位容积制冷量分别只有当tk=40℃，t0=-15℃时的6.9%、和5.2%。而且过低的蒸发压力还增加空气渗入制冷剂系统的可能性，同时由于级间的压力增大，使压缩机的输气系统减小，系统的运行性能下降，也对安装中系统的密封性要求很高。

三、低温制冷剂大多是有机物质，凝固点低，如R13的凝固点在-180℃，并且低饱和温度气化时，对制冷循环的吸气性能影响较小。但低温制冷剂的临界点低，如R13的临界点为28.8℃，临界压力为3.861MPa,当tk>=28.8℃时，R13的冷凝压力不仅高而且超出临界压力，所以在一般情况下，低温制冷剂不能像高温、中温制冷剂那样用水、空气等普通冷却介质来完成冷却冷凝过程。

四、对于活塞式压缩机，由于气阀的特性，当吸气压力低于15kPa时，气阀将因气缸内外压差过小而无法开启。因此使用活塞式压缩机的循环能达到的温度只能是与15kPa相对应的饱和蒸气温度。如果要达到更低的蒸发压力，即便级数再多也无能为力。若改用沸点低的制冷剂，虽然蒸发压力可不低于15kPa，但其冷凝压力太高，接近临界压力，此时循环节流损失很大。例如：t0=-100℃时，R13的冷凝压力为p0=0.0332MPa,但同时它的冷凝压力却太高，当tk=30℃时，R13已经达到超临界状态，因此单一的低温制冷剂的多级循环仍然不行。为了解决上述的问题，采用了两种制冷剂的复叠式乙二醇冷冻机制冷循环。