恒溫恒濕試驗箱-40℃型號可采用單級制冷循環，也可采用復疊制冷循環系統，但單級制冷循環是通過降低壓縮機膨脹閥的開啟度，降低制冷劑流量限制來降低蒸發壓力（約0.7大氣壓），從而獲得較低的蒸發溫度。這種設計是通過犧牲系統的制冷量來實現的（制冷量僅為0.7~0.8），導致制冷效率低，增加壓縮機負載，容易導致壓縮機線圈過熱，影響壓縮機的使用壽命。

冷凍系統設計：采用復疊式制冷循環系統，以獲得-20℃以下的低溫。

恒溫恒濕試驗箱低溫采用兩級壓縮復疊制冷循環的原因：

(1)限制單級壓縮蒸汽制冷循環壓比。

單級蒸汽壓縮制冷機的低蒸發溫度主要取決于其冷凝壓力和壓縮比。制冷劑的冷凝壓力由制冷劑的類型和環境介質(如空氣或水)的溫度決定，通常在0.7~1.8Mpa范圍內。壓縮比與冷凝壓力和蒸發壓力有關。當冷凝壓力達到一定水平時，隨著蒸發溫度的降低，蒸發壓力也相應降低，從而提高壓縮比。會導致壓縮機排氣溫度升高，潤滑油變薄，潤滑條件惡化，甚至結炭拉缸；另一方面，壓縮比的增加會降低壓縮機的輸氣系數、制冷量、實際壓縮過程偏差等熵過程越遠，壓縮機功耗增加，制冷系數降低，經濟性降低。會有以下影響。

任何制冷劑，蒸發溫度越低，蒸發壓力越低。蒸發壓力過低，有時壓縮機難以吸氣，或使外界空氣進入制冷系統。

b.蒸發溫度過低時，一些常用制冷劑已達到凝固溫度，無法實現制冷劑的流動和循環。

C.蒸發壓力降低，制冷劑比體積增大，制冷劑質量流量降低，制冷量大大降低。為了獲得所需的制冷量，必須增加吸氣量，使壓縮機體積過大。

(2)制冷劑熱物理特性的限制。

目前恒溫恒濕箱單級制冷循環基本采用R404A，大氣壓下蒸發溫度為-46.5℃(R22/-40.7℃)，但空氣冷卻冷凝器傳熱溫差一般在10℃左右(強制送風散熱循環下，蒸發器與內箱之間的溫差)，即箱內只能產生-36.5℃的低溫。當然，通過降低壓縮機的蒸發壓力，R404A制冷劑的低蒸發溫度可以降低到-50℃；因此，為了獲得-50℃及以下的低溫，必須采用中溫制冷劑和低溫制冷劑的重疊制冷循環，以獲得-50℃~-80℃的低溫。

(3)壓縮機線圈散熱的限制。

單級壓縮機工作時，在-35℃左右，由于壓縮機線圈在壓縮機中間旋轉，造成問題。-35℃時，壓縮機低壓為負值，即產生真空度，使線圈頂部熱量無法分散，壓縮機表面非常冷，但實際上內部溫度很高（因為真空是隔熱介質）。