高低溫試驗箱可以實現高溫、低溫的變化環境，用來檢測試驗樣品在高溫、低溫的環境下所發生的性能變化，比如由熱脹冷縮引起的老化反應，像龜裂、變形、掉色、表皮剝離等現象就屬于老化現象。高低溫試驗箱中的核心部分在于加熱和制冷系統，其中制冷系統是比較有技術含量的。高低溫試驗箱中的制冷方式采用的是蒸氣壓縮制冷，比較容易實現而且經濟實惠。
高低溫試驗箱的制冷系統原理就是利用了蒸氣壓縮制冷的方式，采用氟利昂等液體來作為蒸發液，通過蒸發發的方式將物體表面的熱量帶走，從而實現制冷過程。經膨脹閥節流進入蒸發器的液體，從周圍物體中吸取蒸發潛熱而蒸發，蒸發后變成低溫低壓氣體被制冷壓縮機吸入，經壓縮機壓縮后變成高溫高壓氣體進入水冷或風冷冷凝器，在其中冷卻成高壓液體，再經膨脹閥進入蒸發器。如此往復循環，從低溫處吸熱實現制冷，再將熱量從高溫處釋放出來。整個過程就被稱為蒸氣壓縮制冷過程。
高低溫試驗箱的制冷過程分為四個部分：蒸發過程、壓縮過程、冷凝過程、節流過程。這四個過程不斷循環，從而達到制冷的目的，期間會利用到壓縮機、換熱器、管路及附件等重要部件，這些部件組成了一個完整的制冷系統。目前制冷系統可以控制的最低蒸發溫度可以達到-30℃~-40℃，這也是高低溫試驗箱和恒溫恒濕試驗箱最低溫度可達-40℃的原因。
另外，高低溫試驗箱進行制冷的時候，有時還會使用液氮輔助制冷，其工作原理是液氮的揮發能夠帶走大量的熱量，能夠對應一定的飽和蒸汽壓力。
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