最初的空调、电冰箱使用氨、氯甲烷之类的有毒气体。这类气体泄漏后会酿成重大事故。托马斯·米基利在1928年发明了氯氟碳气体（chlorofluorocarbon gas）， 并将其命名为氟利昂。 这种制冷剂对人类安全得多，但是对大气臭氧层有害。 氟利昂是杜邦公司CFC、HCFC或HFC类冷冻剂的商标，其中每一类冷冻剂名称还包括一个数字，以表示其成分的分子组成（例如R-11, R-12, R-22, R-134）。其中，在直接蒸发式适度冷却产品领域应用最广的R-22 HCFC制冷剂将于2010年起停止用于新生产的设备中，并于2020年彻底停止使用。R-11和R-12在美国已经停产。作为替代品，一些对臭氧层无害的制冷剂已投入使用， 包括商品名为“Puron”的制冷剂R-410A。R290和R32新型的环保制冷剂也逐步走向市场，R290分子中只含有碳和氢，不含有氯和氟，破坏臭氧潜能值（ODP）为零。
压缩机吸入从蒸发器出来的较低压力的工质蒸汽，使之压力升高后送入冷凝器，在冷凝器中冷凝成压力较高的液体，经节流阀节流后，成为压力较低的液体后，送入蒸发器，在蒸发器中吸热蒸发而成为压力较低的蒸汽，从而完成制冷循环。对某些应用来说，气体必须通过一根长长的管子（通常盘成螺线管），以便让热量散失到四周的空气中，铜之类的导热金属常用于输送蒸气。为提高冷凝器的效率经常在管道上附加散热片以加速散热。散热片是用良导热金属制成的平板。
单向阀组件只用在空调制热过程中，制冷中单向阀组件是不起作用的。单向阀组件在制热时的作用是为了增大制冷剂的流动阻力，减小制冷剂的流动速度，使制冷剂在室外机充分蒸发，使压缩机排出的制冷剂气体变为制冷剂液体，提高空调制热效果。
制热原理
压缩机吸入低压气体经过压缩机压缩变成高温高压气体，高温气体通过换热器把水温提高，同时高温气体会冷凝变成液体。液体在进入蒸发器进行蒸发，（蒸发器蒸发的同时也要有换热媒体，根据换热的媒体不同机器的型号结构也不同，常用的有风冷和地源。）液体经过蒸发器后变成低压低温气体，低温气体再次被压缩机吸入进行压缩。
就这样循环下去，空调侧循环水就变成45-55度左右的热水了。热水经过管道送到需要采暖的房间，房间安装有风机盘管把热水和空气进行热交换实现制热目的。