恒温恒湿机由制冷系统，加热系统，控制系统，湿度系统，送风循环系统，和传感器系统等组成，上述系统分属电气和机械制冷两大方面。下面叙述几个主要系统的工作原理和工作过程。
高温部分中制冷剂的蒸发吸收来自低温部分的制冷剂的热量而汽化；低温部分制冷剂的蒸发则从被冷却的对象（试验机内的空气）吸热以获取冷量。
高温部分和低温部分之间也都是用一个蒸发冷凝器联系起来，它既是高温部分的冷凝器，也是低温部分的冷凝器。
加热系统：加热系统相对制冷系统而言，是比较简单。它主要有大功率电阻丝组成，由于试验要求的升温速率较大，因此加热系统功率都比较大，而且在试验机的底板也设有加热器。
控制系统是综合试验箱的核心，它决定了试验机的升温速率，精度等重要指标。试验机的控制器大都采用PID控制，也有少部分采用PID与模糊控制相组合的控制方式。
加湿方式一般采用蒸汽加湿法，即将低压蒸汽直接注入试验空间加湿。这种加湿方法加湿能力，速度快，加湿控制灵敏，尤其在降温时容易实现强制加湿。
除湿方式有两种：机械制冷除湿和干燥除湿。机械制冷除湿的除湿原理是将空气冷却到露点温度以下，使大于饱和含湿量的水汽凝结析出，这样就降低了湿度。
制冷剂循环系统，蒸发器中的液态制冷剂吸收空气的热量（空气被降温及除湿）并开始蒸发，终制冷剂与空气之间形成一定的温度差，液态制冷剂亦完全蒸发变为低温低压气态，后被压缩机吸入并压缩（压力和温度增加）,气态制冷剂通过冷凝器（风冷/水冷）吸收热量，凝结成液体。通过膨胀阀（或毛细管）节流后变成低温低压制冷剂进入蒸发器，完成制冷剂循环过程。
恒湿恒湿机温度范围：0℃～150℃,湿度范围：30%～98% RH,根据试验需求可分为立式和台式两种。恒温恒湿机是非常的空气净化设备，非人士对其认知不足，在选配时往往按被除湿场所的面积进行简单选型。恒温恒湿机使用场所（如高等实验室、净化车间等）对其设备的温湿度波动范围要求严格。因此，恒温恒湿机等空气净化设备不能单纯依据使用场所的面积来选型，以上海尚代为代表的恒温恒湿机供应商是根据使用场所的总体湿负荷而选型。
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