这张图展示了空调中常用的压缩制冷循环，也被称为逆卡诺循环。在这个循环中，制冷剂扮演着核心角色，它通过相态变化实现了从外部吸收热量并排放热量。
这个制冷系统主要由四个基本部件构成：压缩机、冷凝器、膨胀阀和蒸发器，这些部件被俗称为制冷系统的四大件。几乎所有的制冷和热泵系统，无论其多么复杂或样式上有多么不同，都是基于这个基础进行扩展和演化的。
1. 压缩机
压缩机是制冷系统的核心，它将低温低压的气态制冷剂压缩成高压，从而为制冷剂的循环提供持续的动力。不同类型的制冷机有不同的制冷量范围。我们可以根据需要从几kW到几千kW选择转子压缩机、涡旋压缩机、机、螺杆机或离心机。
2. 冷凝器
冷凝器是一个室外侧换热器，它通过换热将系统内的热量传递给外部介质，使冷凝器内的制冷剂从气态冷凝为液态。我们通常使用环境空气或水作为外部介质。例如，风冷热泵使用空气换热的翅片管式冷凝器，而冷水机组则使用与壳管式冷凝器进行水换热。如果我们想在冬季利用冷凝器的排热，可以通过切换制冷剂的循环方向，将室的换热器用作冷凝器，从而形成一个热泵型的空调系统。我们还可以将冷凝器设计成水箱，利用排热来加热水，形成一个热泵型的热水器。
3. 膨胀阀
膨胀阀是与压缩机相对应的压力转换阀。压缩机通过升压来驱动循环，而膨胀阀则对制冷剂进行节流降压以维持循环。它通过细孔状流道的截面突变，将制冷剂从高压节流为低压。膨胀阀可以根据外部负荷的变化自动调整细孔流道的大小，从而调节制冷剂的流量以适应外部负荷的变化。常见的膨胀阀有热力膨胀阀和电子膨胀阀。电子膨胀阀具有更高的控制精度和更好的调节性能，而热力膨胀阀则价格更为亲民。为了降低成本，我们还可以用毛细管来代替膨胀阀。毛细管在家用冰箱的制冷系统中得到了广泛应用。
4. 蒸发器
蒸发器是另一个与冷凝器相对应的换热器。它从外部循环的空气或水中吸收热量，使蒸发器内的低温制冷剂从液态蒸发为气态。在制冷时，室换热器用作蒸发器。如果希望在冬季也能制热，我们可以通过切换制冷剂的循环方向，将室换热器用作冷凝器，从而将系统从单冷模式转变为热泵模式。根据冷却介质的不同，我们可以选择不同类型的蒸发器，如翅片管式蒸发器用于冷却环境空气，而壳管式换热器则用于冷却循环水。
压缩制冷系统的基本部件包括两个压力转换部件（压缩机和膨胀阀）和两个换热部件（蒸发器和冷凝器）。它们共同实现了制冷剂从蒸发器侧向冷凝器侧的热迁移过程。基于这个基础系统，我们可以根据不同的应用场合增加油分、气分、四通阀等功能性部件，从而演化出各种不同类型的制冷和热泵系统。这些系统包括直接置于室内制冷的氟空调（如家用分体机、多联机空调等）、通过水换热再输送到室内制冷的空调（如螺杆式或离心式冷水机组）、冷暖两用的热泵型空调（如风冷热泵、地源热泵等）。这些系统在各个领域都有广泛的应用，如住宅的户式空调、公建的商用空调、冷库的冷冻冷藏系统以及通信中心的机房精密空调等。