在零度下水以第三种热力状态---液体存在。这零下的液体状态是可达到亚稳定状态，它具有的能量水平在气体及固体的能量水平之间。在此亚稳定状态的零下水被说成是过冷的。常常把它称为过冷水、过冷露或过冷液体，它们全指同一东西，过冷状态的水是一液体，但是在零下的(冰点以下)温度。在0到40°C的温度范围内，过冷现象是十分普遍的。在这些零下的温度时，都存在过冷的可能，对于恒温恒湿箱我们在过冷状态下，湿度对试验由着重要影响，对于如何确定恒温恒湿箱在零度下的湿度，可按称为标准及世界气象组织(WMO)两种有差别的方法之一来计算相对湿度(RH)
标准RH：数学上可把计算相对湿度的公式表示成%RH=e/es*100
(1)式中e是气体的水汽含量(水汽压力)
(2)es是在那相同温度时气体的最大可能水汽含量(饱和汽压力)
为了确定RH仅需知道两件事(即e及es)饱和汽压力es是在气体的温度时最大可能水汽含量的表示，是一熟知的量。通过测量气体的温度，然后用规定的饱和汽压力公式计算相应的饱和气压，这样来确定饱和汽压(力)这些公式把汽压表示成温度的函数。注意：有一公式供计算冰点以上温度时水范围饱和汽压用;另有一公式则供零下温度时计算冰范围饱和汽压用。实际的水汽含量(或水汽压力)往往通过测量来确定。
一种通用的测量方法是激冷镜面测湿法。通过由镜面测湿法测量的霜点或露点用如上相同的饱和和汽压公式求出实际的汽压。如此进行时，对恒温恒湿箱各露点的温度使用水范围饱和汽压计算用的公式，而对各霜点温度则需用冰范围饱和汽压计算用的公式。
注意：不管从激冷镜面(露点或霜点)得到哪一测量，相应的汽压将是相同的。
现在对于标准的RH，在高于冰点温度时在水范围内计算公式(1)的分母(最大可能水汽含量)而在所有低于冰点的温度时则在冰范围内。在双一温度发生器里，在那里饱和器正在凝结/升华向/从冰，这是最大可能水气含量的恰当表示。
同样当镜面测量露点时在水范围内计算分子(实际水汽含量)而对所有霜点测量则在冰范围内。这样标准RH的值在较暖的及零下的温度都可达到100%。标准RH假设恒温恒湿箱在零下的温度时最大可能水汽含量是由于在冰范围的饱和。当然在很多试验箱要求当中，有的对湿度的要求是不大的，其湿度也就可以忽略不计了。
恒温恒湿试验箱针对-40℃机型可以采用单级制冷循环，也可以采用复叠式制冷循环系统，但单级制冷循环是靠调小压缩机的膨胀阀开启度，减小制冷剂流量限流来调低蒸发压力约0.7个大气压、从而获得更低的蒸发温度的，这样的设计是以牺牲系统的制冷量来达到的制冷量约只有标准的0.7～0.8、导致制冷效率低并加大了压缩机的负载，而且易引起压缩机线圈过热，影响了压缩机的寿命。
冷冻系统设计：获取-20℃以下的低温时均采用复叠式制冷循环系统.
恒温恒湿试验箱获取低温而采用两级压缩复叠制冷循环的原因：
1、单级压缩蒸气制冷循环压比的限制
单级蒸气压缩式制冷机的最低蒸发温度,主要取决于它的冷凝压力及压缩比.制冷剂的冷凝压力由制冷剂的类别和环境介质如空气或水、的温度决定,在通常情况下,它处于0.7~1.8Mpa范围内.压缩比与冷凝压力和蒸发压力有关,当冷凝压力一定时,随着蒸发温度的降低,蒸发压力也相应下降,因而使压缩比上升,它将引起压缩机排气温度的升高,润滑油变稀,使润滑条件变坏,严重时甚至会出现结炭和拉缸现象;另一方面,压缩比的增大将导致压缩机的输气系数降低,制冷量减少,实际压缩过程偏离等熵过程越远,压缩机功耗增加,制冷系数下降,经济性降低.将出现以下一些影响.
a.任何制冷剂,蒸发温度越低,则蒸发压力也就越低.过低的蒸发压力,有时可能造成压缩机难以吸气,或者使外界的空气进入制冷系统.
b.当蒸发温度过低时,某些常用制冷剂已达凝固温度,无法实现制冷剂的流动,循环.
c.蒸发压力降低,制冷剂的比体积增大,制冷剂的质量流量减少,制冷量大大下降.为了获得所需制冷量,必须增大吸气容积,使压缩机体积过于庞大.
2、制冷剂热物理特性的限制
现在恒温恒湿箱中单级制冷循环基本上采用的中温制冷剂是R404A,在一个大气压下其蒸发温度是-46.5℃R22/-40.7℃、但空气冷却式冷凝器传热温差通常取10℃左右在强制送风散热循环下，蒸发器和内箱的温差、就是说箱内只能制取-36.5℃的低温，当然，通过调低压缩机的蒸发压力，可以将R404A制冷剂的最低蒸发温度降低到-50℃;所以要获取-50℃及以下的低温时必须采用中温制冷剂与低温制冷剂复叠式的制冷循环，制取-50℃～-80℃的低温，低温制冷剂一般选用R23它在一个大气压下的蒸发温度是-81.7℃。
3、压缩机线圈散热的限制
单级压缩机工作时，在做-35℃左右，因为压缩机的线圈是旋空在压缩机中间的，这就产生一个问题，-35℃时，压缩机的低压是为负数值，也就是产生了一个真空度，这样线圈的顶端热量就没有办法散去，这样就压缩机表面是十分凉，可是实际上内部，他的温度是很高的，因为真空是可以的隔热介质!
故障分析：首先观察高低温箱制冷压缩机在高低温试验箱运行过程中是否能够启动，如果高低温箱的压缩机在运行过程中都能够启动，说明从主电源到各高低温箱压缩机的电器线路都正常，电器系统方面也就没有问题。当高低温箱的电气系统都没有问题时，则继续检查制冷系统。首先检查高低温箱的两组制冷压缩机组，如果低温(R23)级压缩机的排气和吸气压力都较正常值偏低，而且吸气压力呈抽空状态，这就说明主制冷机组的制冷剂量明显不足。再用手摸一下高低温箱的主机组R23压缩机的排气和吸气管路，如发现排气管路的温度不高，吸气管路的温度也不低(未结霜)，这也说明了主机组的R23制冷剂的缺乏。
高低温试验箱的一个为主机组，另一个为辅助机组，在降温速率较大时，两组机组同时工作，在温度保持阶段初期，两组机组依然同时工作。待温度初步稳定下来，辅助机组就停止工作，由主机组来维持温度的降温及稳定。如果主机组R23泄露，会使主机组的制冷效果不大，由于降温过程中，两机组同时工作，故没有温度稳定不住的现象，而指示降温速率降低。在温度保持阶段，一旦辅助机组停止工作，主机组又无制冷作用，高低温试验箱内的空气温度就会缓慢上升，当温度上升到一定程度，控制系统就会又启动辅助机组来降温，然后辅助机组又停止工作，如此反复，便会出现低温度保持不住的故障现象。
至此，已确认高低温箱的故障原因是主制冷机组的低温(R23)级机组的制冷剂R23泄漏。
高低温试验箱维修方法：对高低温试验箱的制冷系统进行查漏，用检漏仪和肥皂水相结合的方法来检查漏点在哪，如果发现是热气旁通电磁阀的阀杆裂了有细缝，则更换此电磁阀，如发现其它地方的泄漏，则用氧焊将泄漏处补焊完整，再对系统重新充氟，系统运行即可恢复正常。
经上文可以看出，对高低温试验箱低温度保持不住的故障现象，分析和判断基本上是从易到难，先外后里，先电气后冷气的方式进行分析和判断，熟悉和了解高低温试验箱的原理和工作过程则是分析故障判断故障的基础。只有深入了解高低温试验箱的工作原理和工作过程，才能迅速地解决高低温试验箱在运行过程中出现的各种问题。
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