NH3-C02复叠式制冷系统可用于食品的冷冻冷藏、农作物种子的保存以及超市制冷系统等领域，从20世纪90年代中期，瑞士成功采用NH,3 -CO2复叠式制冷系统替代卤代烃类制冷剂系统，接着，法国对一大型冷库进行了改造，改造后CO2充灌量为8000 kg。NH3充灌量为1300kg，系统在-36℃蒸发温度时的制冷量为1200kW荷兰与挪威也分别将该系统应用于速冻隧道和渔船平板速冻。在美国奥兰多建设的制冷量为1050kW的NH3-CO2复叠式制冷系统于2002年投入使用。
NH3-CO2复叠式制冷循环由NH3高温级制冷循环和CO2低温级制冷循环叠加而成，两个独立的制冷系统通过蒸发一冷凝器(中间换热器)耦合起来，该系统既能满足在较低蒸发温度下蒸发时合适的蒸发温度，又可以满足在环境温度下冷凝时适中的冷凝压力。系统流程及对应的循环lgp-h图分别如图4-14、图4-15所示。图中1-4为低温级CO2带节流阀制冷循环，5-8为高温级带节流阀制冷循环。因为低温级的放热过程(图中2-3过程)和高温级的吸热过程(图中5-8过程)发生在蒸发一冷凝器中，而且，换热过程与环境没有热交换，因此可以认为，高温级循环的蒸发负荷与低温级循环的冷凝负荷相等，蒸发一冷凝器中的传热温差一般取5-8℃。
循环在压焓图上表示时，作了如下假设:①系统循环处于稳态;②高低温级的压缩过程均为绝热非等熵过程;③换热器与环境无热交换;④压缩机吸入口状态点在饱和蒸汽线上;⑤忽略工质节流损失及压力损失。
典型的NH3-CO2复叠式制冷机实际循环如图4-16所示。采用NH3-CO2复叠制冷，可组成生产干冰的制冷系统。根据CO2冷凝压力的不同，生产干冰用的复叠式制冷系统分为低压方案和中压方案。低压方案为一个两级压缩氨制冷系统作为高温部分与一个单级压缩CO2制冷系统作为低温部分组成的复叠式制冷机;中压方案为一个单级压缩氨制冷系统作为高温部分与一个两级压缩CO2制冷系统作为低温部分组成的复叠式制冷机。
