冷却系统是恒温恒湿试验箱的关键部件，也是整个设计的重点和难点，其设计质量直接影响到试验箱的性能。常见的制冷方式有三种：机械制冷，又称蒸气压缩机制冷、液氮制冷、液氮与空气混合制冷。
在所有人工制冷中，机械制冷是应用是为成熟的制冷技术，根据温度和湿度的不同，可分为单级制冷、双级制冷和复级制冷。机器冷却速度非常缓慢，一般为1~10℃/min，不超过15℃/min，无法满足恒温恒湿试验箱对高/低温冷却速度的要求。为解决这个难题，采用液氮制冷技术是可行的。
常压下的液氮沸点-195.8℃，其制冷是以液氮作为冷源，将液氮喷入实验空间，利用液氮蒸发过程中的潜热和低温氮气的显热来吸收热量来达到冷却目的。液体氮气制冷具有良好的制冷性能，其低温可达-150℃，冷却速率可达60℃/min以上，通常用于要求温度极低，冷却迅速，或需要短时间大量冷却(冷冲击)的应用场合。作为工业配套产品，液氮的生产成本低，价格也越来越便宜，因此，液氮制冷技术已逐渐应用到对温度和冷却速度要求极高的环境试验设备中。
