在高溫區（通常設定 - 70℃至 150℃），保溫層厚度與能耗呈顯著負相關。當采用 80 - 120mm 的高密度聚氨酯發泡層（導熱系數≤0.022W/(m?K)）時，能有效阻滯熱量向外界擴散。實驗數據顯示，厚度每增加 20mm，高溫區維持 150℃恒溫的加熱功率可降低 8% - 12%。例如某型號高低溫冷熱沖擊箱，60mm 保溫層時每小時耗電量為 12kW?h，增至 100mm 后降至 9.2kW?h，因減少了熱量流失導致的加熱系統頻繁啟停。

低溫區（常見 - 60℃至 - 100℃）的保溫邏輯更為關鍵。采用 100 - 150mm 的復合保溫層（內層為氣凝膠氈，外層為聚氨酯）可降低冷量損耗。當厚度從 80mm 增至 120mm 時，低溫區維持 - 80℃的壓縮機運行時間占比從 65% 降至 40%，能耗降低約 38%。這是由于更厚的保溫層減少了外界熱量侵入，降低了制冷系統的負荷頻率。

高溫區若保溫層厚度超過 150mm，會導致降溫階段的熱量難以導出。例如從 150℃降至室溫（25℃）的過程中，180mm 保溫層會使降溫速率從 5℃/min 降至 2.3℃/min，延長測試周期 40% 以上。這是因為過厚的保溫層形成熱阻屏障，阻礙了箱內熱量通過蒸發器交換到外界。