在高温区（通常设定 - 70℃至 150℃），保温层厚度与能耗呈显著负相关。当采用 80 - 120mm 的高密度聚氨酯发泡层（导热系数≤0.022W/(m?K)）时，能有效阻滞热量向外界扩散。实验数据显示，厚度每增加 20mm，高温区维持 150℃恒温的加热功率可降低 8% - 12%。例如某型号高低温冷热冲击箱，60mm 保温层时每小时耗电量为 12kW?h，增至 100mm 后降至 9.2kW?h，因减少了热量流失导致的加热系统频繁启停。

低温区（常见 - 60℃至 - 100℃）的保温逻辑更为关键。采用 100 - 150mm 的复合保温层（内层为气凝胶毡，外层为聚氨酯）可降低冷量损耗。当厚度从 80mm 增至 120mm 时，低温区维持 - 80℃的压缩机运行时间占比从 65% 降至 40%，能耗降低约 38%。这是由于更厚的保温层减少了外界热量侵入，降低了制冷系统的负荷频率。

高温区若保温层厚度超过 150mm，会导致降温阶段的热量难以导出。例如从 150℃降至室温（25℃）的过程中，180mm 保温层会使降温速率从 5℃/min 降至 2.3℃/min，延长测试周期 40% 以上。这是因为过厚的保温层形成热阻屏障，阻碍了箱内热量通过蒸发器交换到外界。