復(fù)疊式制冷循環(huán)是指由兩個或兩個以上的制冷循環(huán)按照一定的結(jié)構(gòu)組合在一起進行制冷的循環(huán)，一般來說功率較大，因此采用的是螺桿式制冷壓縮機，我們把這種冷水機稱之為復(fù)疊式螺桿冷水機組。
螺桿冷水機組的控溫范圍是5-35℃，而復(fù)疊式螺桿冷水機組可以獲得比多級壓縮更低的蒸發(fā)溫度，比如在兩個單級或單級雙級復(fù)疊的基礎(chǔ)上再增加一個低溫工質(zhì)的單級系統(tǒng)所組成的制冷循環(huán)可以得到-110～-140℃的低溫。通常情況下，這種是水冷系列，因此還有一種叫法是復(fù)疊式水冷螺桿冷水機組。
如上圖所示，常用的復(fù)疊式螺桿冷水機組制冷循環(huán)都是由兩部分組成，分別稱為高溫部分和低溫部分。高溫部分使用中溫制冷劑，低溫部分使用低溫制冷劑，兩部分各自稱為一個使用單一制冷劑的制冷系統(tǒng)（單級或兩級壓縮），其中，高溫部分系統(tǒng)中的制冷劑的蒸發(fā)用來吸收低溫部分系統(tǒng)中制冷劑在冷凝器中放出的熱量。
復(fù)疊式制冷循環(huán)的兩個部分用一個冷凝蒸發(fā)器聯(lián)系起來，它既是低溫部分的冷凝器，又是高溫部分的蒸發(fā)器。這樣，低溫部分吸收的熱量（即循環(huán)的制冷量）就可傳給高溫部分的制冷劑，而高溫部分的制冷劑再將熱量（即循環(huán)的冷凝負荷）傳遞給環(huán)境介質(zhì)（空氣或水）。
也有的復(fù)疊式水冷螺桿冷水機組制冷循環(huán)是由三部分組成的，分別稱為高溫部分、中溫部分和低溫部分，用三種制冷劑為工質(zhì)。