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按CO2培養箱的加熱系統來分，CO2培養箱可分為水套式二氧化碳培養箱和氣套式二氧化碳培養箱。兩種加熱系統均精確可靠，但是它們有著各自的優點和缺點。水套式和氣套式二氧化碳培養箱可根據箱體有無入水口和排水口來區別，例如，圖1為水套式二氧化碳培養箱，圖2為氣套式二氧化碳培養箱。
水套式二氧化碳培養箱的溫度是通過一個獨立的水套層包圍內部的箱體來維持溫度恒定的，通過電熱絲給水套內的水加熱，再通過箱內溫度傳感器來檢測溫度變化，使箱內的溫度恒定在設置溫度。由于水的比熱容很高，水套式的優點是有助于均勻散熱和避免形成冷區，以及在斷電后能夠比較好地減緩培養箱內溫度的降低。水套式因四周環水，所以溫度均勻性很好。
氣套式二氧化碳培養箱的加熱是通過遍布箱體氣套層內的加熱器直接對內箱體進行加熱的，又叫六面直接加熱，采用隔熱系統和表面散熱元件使培養箱內溫度均衡。氣套式與水套式相比，具有加熱快，溫度的恢復比水套式培養箱迅速的特點，特別有利于短期培養以及需要箱門頻繁開關的培養。箱內溫度一般設定在37℃左右。此外，氣套式設計比水套式更簡單化，無需加水、清空和清洗。