若要瞭解壓縮機式冷卻系統的運作方式，必須掌握三項物理現象：

基本物理原理

流體發生相變化時，需要大量能量。將一定量的水完全煮沸，所需的能量比將相同水量從 32 °F 加熱至 211 °F 還要多。這表示僅透過相變化，就能儲存並釋放大量能量。

冷凍循環

冷凍循環是一個持續進行的過程。冷媒從壓縮機流向冷凝器，再通過節流裝置進入蒸發器，之後重複此循環（請參閱圖 1）。

壓縮機接收來自蒸發器的低壓氣體，並透過壓縮將其轉換為高壓氣體；隨著氣體受到壓縮，溫度也會升高。

接著，高溫冷媒氣體會流向冷凝器。冷凝器是一種熱交換器，會利用溫度較低的流體（通常是環境空氣）來冷卻冷媒。冷媒流經此熱交換器時會凝結成高溫液體。液態冷媒離開冷凝器後，會流向系統的節流裝置。

節流裝置可以是膨脹閥或毛細管，用於產生壓降。如前所述，隨著壓力降低，液體的溫度與沸點也會下降。部分液態冷媒會汽化，使氣液混合物的溫度下降。接著，低溫冷媒會流向蒸發器。

蒸發器是另一種熱交換器，可讓熱量在熱源與冷媒之間傳遞。在冷水機中，熱源就是流入您設備的冷卻液。冷媒以低溫氣液混合物的狀態進入蒸發器。依系統設計，熱源的溫度始終高於冷媒的沸點。在蒸發器中，冷媒會吸收熱源的熱量並汽化。冷媒在汽化過程中，溫度會維持不變。之後，冷媒以氣態離開蒸發器並進入壓縮機，再次開始整個循環。