快速温变试验箱采用一套全封闭压缩机所组成的二元复叠式风冷制冷系统。复叠式制冷系统包含一个高温制冷循环和一个低温制冷循环，其连接容器为蒸发冷凝器，蒸发冷凝器是也到能量传递的作用，将工作室内热能通过两级制冷系统传递出去，实现隆温的目的。

快速温变试验箱高低制冷循环均采用逆卡若循环，该循环由两个等温过程和两个绝热过程组成。其过程如下：制冷剂经压缩机绝热压缩到较高的压力，消耗了功使排气温度升高，之后制冷剂经冷凝器等温地和四周介质进行热交换，将热量传给四周介质。后制冷剂经阀绝热膨胀做功，这时制冷剂温度降低。后制冷剂通过蒸发器等温地从温度较高的物体吸热，使被冷却物体温度降低。此循环周而复始从而达到降温之目的。