NH3/CO2复叠式系统应用在冷冻冷藏和冻干中,当以CO2作为低温级制冷剂时,可达到-40℃到-52℃的低温。它可以比相同制冷量的氨双级系统的氨充灌量减少约90%。另一个重要的区别是CO2与氨的工作压力不同。在-30℃典型的蒸发温度时,氨的吸气压力为0.119MPa,而CO2为1.428MPa。在大多数工业用复叠系统中,氨充灌量受到压缩机机房和冷凝器平面面积以及在生产领域和冷藏室降低渗漏风险的限制。

复叠式换热器是该系统的主要组成部分,在换热器中有两个彼此独立的制冷剂系统。通过氨液体蒸发成蒸气,使二氧化碳蒸气冷凝成液体。这种复叠式热交换器必须制造成能承受高压力和温度波动,同时满足两种制冷剂的要求。此外,两种制冷剂不兼容,相互交叉污染的结果会造成氨回路的阻塞,并且可能使系统较长的时间不能工作。复叠式换热器的设计必须防止可导致两种制冷剂在一起反应的内部泄漏。由于在食品冷冻冷藏工业中不允许氨与食品相接触,因此,氨只用于复叠式的高温级,并且仅限于在远离食品冷藏的机房内流动。A.Hiren等人通过计算机编程,考虑一个系统的其它参数为常数,找到特定参数系统的性能变化。

结合NH3作为制冷系统的制冷剂,液体二氧化碳是特别适合于在冷库或冰柜和冷库的联合设备中输送低温冷量的载冷剂:在冷藏应用中,当温度在-25℃到5℃时,系统可以用NH3单级+CO2载冷剂;在冻结和冷藏应用中,当温度在-40℃到-25℃时,系统可以用NH3双级+CO2载冷剂。对于具有两个或更多个温度的冷库,可以使用上述系统的组合。例如二氧化碳可作为制冷剂用于冻结低于-40℃,和作为载冷剂在-25℃冷藏中使用。在冷库应用中,NH3/CO2系统的效率有可能略低于两级压缩的NH3系统,CO2作载冷剂的NH3/CO2系统的效率与单级NH3经济器系统的效率处在同一水平,由于CO2相比于其他传热流体如乙二醇、盐水等的泵送成本要低得多,故CO2作载冷剂的系统具有更高的整机效率。