在高低溫循環試驗箱中，制冷系統是實現低溫環境模擬的核心組件，其性能直接決定了設備的溫控精度和試驗效果。目前，高低溫循環試驗箱的制冷系統主要有壓縮式制冷系統、吸收式制冷系統、半導體制冷系統以及復疊式制冷系統等類型，不同系統各有特點，適用于不同的應用場景。 壓縮式制冷系統是常見的類型，它基于逆卡諾循環原理工作。系統主要由壓縮機、冷凝器、節流裝置和蒸發器組成。壓縮機將制冷劑壓縮成高溫高壓氣體，經冷凝器散熱后變為高壓液體，再通過節流裝置降壓降溫，最后在蒸發器中吸收熱量蒸發成氣體，實現制冷。該系統制冷效率高、降溫速度快，能滿足大多數常規高低溫試驗需求，廣泛應用于工業生產和實驗室檢測中。不過，其缺點是結構復雜，對維護要求較高，且壓縮機運行時會產生一定噪音。
吸收式制冷系統則利用吸收劑對制冷劑的吸收和解吸過程實現制冷。以溴化鋰吸收式制冷為例，溴化鋰溶液作為吸收劑吸收水蒸氣，形成濃溶液，再通過加熱使其釋放水蒸氣，水蒸氣在冷凝器中冷凝，經節流后在蒸發器中蒸發制冷。這種系統無需機械運動部件，運行安靜，且可利用余熱驅動。但吸收式制冷系統制冷效率相對較低，設備體積較大，對工作環境要求也較為嚴格，一般適用于有余熱資源可供利用的場合。
半導體制冷系統基于帕爾貼效應，當直流電通過兩種不同半導體材料串聯成的電偶時，電偶的兩端會產生溫差。其優點是結構緊湊、無制冷劑污染、控溫精度高，可實現快速制冷和加熱，且制冷量調節方便。然而，半導體制冷系統制冷量較小，效率會隨溫度降低而下降，目前主要應用于小型試驗箱或對制冷量需求不大的精密試驗場景。
復疊式制冷系統結合了高溫和低溫制冷循環，通過中間換熱器將兩者聯系起來，可實現更低的溫度。高溫循環使用中溫制冷劑，低溫循環使用低溫制冷劑，高溫循環的蒸發器為低溫循環的冷凝器提供冷卻。這種系統能夠滿足超低溫試驗需求，常用于航空航天等對低溫要求苛刻的領域，但系統結構復雜，成本較高。
