Una válvula de expansión térmica generalmente es un dispositivo mecánico en un sistema de aire acondicionado o refrigeración que regula las presiones del material refrigerante. Dentro de estos sistemas, las válvulas de expansión térmica pueden considerarse dispositivos de medición que monitorean y controlan simultáneamente la cantidad de refrigerante que utiliza un sistema de enfriamiento en cualquier momento. A medida que cambia la temperatura dentro de un espacio, también lo hace la cantidad de refrigerante necesaria para mantener la temperatura deseada. La válvula de expansión térmica controla los niveles variables de refrigerante.
En muchos sistemas de refrigeración, el refrigerante se mantiene como líquido en una cámara y se libera como gas en otra. Esta acción impulsa el proceso de enfriamiento extrayendo calor de ese espacio para cambiar la fase del refrigerante de líquido a gas y nuevamente a líquido. Una válvula de expansión térmica es normalmente el punto en un sistema de enfriamiento en el que se libera líquido para convertirse en gas e iniciar el proceso de enfriamiento.
Esta parte del proceso generalmente depende de la temperatura de los componentes internos dentro de todo el sistema de enfriamiento. Una válvula de expansión térmica típica incluye un componente llamado bulbo térmico. Esta cámara se llena con una pequeña cantidad del líquido refrigerante que se aísla de las temperaturas del aire y se conecta directamente a un sistema de serpentines a través del cual pasa el refrigerante, generalmente llamado evaporador. Cuando ocurren cambios de temperatura, el bulbo térmico se ve afectado por esos cambios a través de su conexión a la válvula de expansión térmica y al resto del sistema de enfriamiento.
A medida que cambia la temperatura en todo el sistema, especialmente dentro del evaporador, esto indica un cambio en la temperatura del espacio que se está enfriando. El material en el bulbo térmico debe expandirse y contraerse junto con cualquier cambio de temperatura porque el bulbo térmico mantiene un tamaño constante a pesar de los cambios de temperatura. Las temperaturas más altas en el sistema de enfriamiento hacen que el líquido y el gas dentro del bulbo térmico se expandan. Esta expansión fuerza la apertura de una válvula, permitiendo que pase más refrigerante al evaporador. Las temperaturas más bajas, por otro lado, hacen que el líquido en el bulbo térmico se contraiga, lo que cierra la válvula y permite que pase menos refrigerante.
La instalación de válvulas de expansión térmica generalmente se considera una parte integral de los sistemas de refrigeración y aire acondicionado de prácticamente cualquier tamaño. Muchos sistemas de enfriamiento integran al menos una válvula de expansión térmica, porque se consideran bastante precisos y consistentes en su funcionalidad. Los sistemas que no utilizan una válvula de expansión térmica a menudo se consideran inexactos o inconsistentes.