恒溫恒濕試驗箱的制冷，核心原理和我們熟悉的空調、冰箱是一樣的，都是基于蒸汽壓縮式制冷循環，也就是物理上常說的逆卡諾循環。

這個循環通過四個核心部件周而復始地工作，來把箱內的熱量"搬運"出去：

壓縮機：它扮演"泵"的角色，對氣態制冷劑進行壓縮，使其變成高溫高壓的氣體。

冷凝器：高溫高壓的制冷劑氣體流經這里時，會和外界空氣（或冷卻水）進行熱交換，放出熱量后，自己凝結成常溫高壓的液態。

節流裝置（膨脹閥或毛細管）：液態制冷劑經過這個關口時，會被突然降壓，變成低溫低壓的液體。

蒸發器：這是制冷的"終點站"。低溫低壓的液態制冷劑在蒸發器內蒸發，會大量吸收流經蒸發器的箱內空氣的熱量，從而實現給試驗箱降溫的目的。吸熱后的制冷劑變回氣態，再次被壓縮機吸入，開始下一輪循環。

為了達到極低的溫度，大多數恒溫恒濕試驗箱會采用"復疊式制冷"技術。

當我們的目標溫度非常低（比如需要達到-40℃、-55℃甚至-70℃）時，普通的單級制冷循環就很難勝任了。原因主要有幾點：

物理限制：常用的中溫制冷劑（如R404A），在一個大氣壓下的蒸發溫度低也就-46.5℃左右。受換熱溫差等影響，單級制冷實際很難穩定達到-40℃以下。

壓縮比過大：要獲得更低溫度，就必須讓蒸發壓力降得很低，這會導致壓縮機的壓縮比過大，不僅效率低下，還容易造成排氣溫度過高、潤滑油變質，甚至損壞壓縮機。

壓縮機散熱問題：在極低溫度下，壓縮機內部可能處于真空狀態，導致電機線圈的熱量無法散出，內部溫度反而會急劇升高，影響壽命。

因此，復疊式制冷系統相當于把兩套獨立的制冷循環"串聯"起來：

高溫部分：使用中溫制冷劑，它的作用是吸收低溫部分的制冷劑產生的熱量，使其冷卻并凝結成液體。

低溫部分：使用低溫制冷劑（如R23，在一個大氣壓下蒸發溫度可達-81.7℃），它才是真正負責從試驗箱內部吸取熱量的"主力"。

兩部分通過一個叫蒸發冷凝器的特殊部件連接，它既是高溫部分的蒸發器，也是低溫部分的冷凝器。這樣"接力"工作，就能讓箱內溫度輕松達到-70℃甚至更低。

在實際運行中，為了使溫度精確穩定，試驗箱采用"平衡調溫"控制方式。這意味著制冷系統會持續運行，當箱內溫度接近設定值時，控制系統不會頻繁啟停壓縮機，而是通過精確控制加熱器的輸出功率來進行"微調"，形成一個動態平衡，從而保證溫度的精準和恒定