Entgegen der landläufigen Meinung geht es bei der Klimaanlage (AC) nicht darum, dem Raum kühle Luft zuzuführen, sondern ihm mehr Wärme zu entziehen. Das Endergebnis ist ein Raum mit deutlich weniger Wärme, wodurch er sich für die Insassen kühler anfühlt. Die Klimaanlage nutzt die Wirkung der Verdunstung, ähnlich wie ein Alkoholtupfer die Haut einer Person kühler anfühlt, wenn die Flüssigkeit verdunstet. Der Alkohol senkt nicht die Hauttemperatur der Person, sondern entzieht der Luft Wärme, während er sich in ein Gas verwandelt.
Klimaanlagen enthalten eine spezielle Chemikalie, die als Kältemittel bezeichnet wird und die einzigartige Fähigkeit besitzt, in kurzer Zeit von einem Gas in eine Flüssigkeit zu wechseln. In Klimaanlagen wird häufig ein Kältemittel namens Freon verwendet, obwohl es auch andere kommerzielle Kältemittel gibt. Das Kältemittel wird werkseitig zusammen mit einer kleinen Menge Schmieröl für den Kompressor in das Gerät gepumpt.
Die Teile einer typischen Klimaanlage bilden normalerweise ein geschlossenes System, bestehend aus einem Kompressor, einem Verflüssiger, einem Expansionsventil und einem Thermostat. Motorisierte Lüfter helfen, die klimatisierte Luft zu zirkulieren, während dünne Metallrippen die Wärme schnell ableiten lassen. Der schwerste Teil einer typischen Klimaanlage ist oft der Kompressor, da er stark genug sein muss, um einem erheblichen Druck standzuhalten.
Der Prozess der Kühlung eines Bereichs beginnt damit, dass das Kältemittel in den Kompressor eintritt, der sich normalerweise am Boden des Geräts befindet. An diesem Punkt ist das Kältemittel ein kühles Gas. Wenn das Gas in die innere Kammer des Kompressors eintritt, drückt der Kompressor das Kältemittel zusammen und das Gas wird unter hohem Druck zu einem sehr heißen Gas. Dieses heiße Gas strömt durch eine Reihe von Kondensationsschlangen, die außerhalb des zu kühlenden Raums angeordnet sind. Die Wärme wird an die Außenluft abgegeben, ähnlich wie der Kühler eines Autos Wärme aus dem Motorkühlmittel ableitet. Sobald das Kältemittel das Ende dieser Spulen erreicht, ist es deutlich kühler und in flüssiger Form.
Diese Flüssigkeit steht noch unter hohem Druck, wie der Inhalt einer Aerosoldose. Bei einer Klimaanlage wird das flüssige Kältemittel durch eine sehr kleine Öffnung, ein sogenanntes Expansionsventil, gepresst. Das flüssige Kältemittel tritt in sehr kleinen Mengen am anderen Ende der Expansion aus. Da das Kältemittel bei einer viel niedrigeren Temperatur als Wasser verdampft, beginnt es zu verdampfen, während es durch einen anderen Satz von Rohrschlangen strömt. Durch diese Verdunstung wird der Umgebungsluft, also auch der Raumluft, Wärme entzogen. Der Ventilator des Geräts bläst über die Metallrippen, die über diesen Spulen angeordnet sind, und verursacht das Gefühl der Abkühlung im Raum.
An diesem Punkt ist das flüssige Kältemittel wieder zu einem kalten Gas geworden und gelangt wieder in den Kompressor, wo der gesamte Prozess von neuem beginnt, bis ein Thermostat eine bestimmte Temperatur registriert und den Kompressor abschaltet. Wenn sich der Raum erwärmt, erkennt der Thermostat die zusätzliche Wärme und der Kompressor schaltet sich wieder ein, um mehr von dem heißen Druckgas zu erzeugen. Irgendwann kann die Temperatur des Raumes der Kühlleistung der Klimaanlage entsprechen und der Kompressor schaltet sich wieder ab. Die Klimaanlagen der meisten Häuser profitieren von energiesparenden Maßnahmen wie dem Einsatz von Jalousien und geschlossenen Türen, da sie nicht so hart arbeiten müssen, um den Raum auf einem akzeptablen Niveau zu halten.