Hovedfunktionen af en køleenhed er at overføre varme fra et objekt med lav-temperatur til et miljø med høj- temperatur gennem en termodynamisk cyklus, hvorved der opnås kølekapacitet og opnås afkøling eller opretholdes et miljø med lav- temperatur. Det er meget udbredt i boliger, industri, handel og videnskabelig forskning og giver de nødvendige lave-temperaturforhold til madkøling, aircondition, medicinsk konservering og industriel produktion.
Grundlæggende er en køleenhed en "varmetransportør". Dens kernefunktion er at udnytte tilstandsændringen af kølemidlet i systemet (gas-væskefaseændring) til at fuldføre følgende fire nøgletrin i en cyklus:
Kompression: Kompressoren komprimerer lav-temperatur-, lav---kølemiddelgassen til en høj-temperatur-, høj--gas, der giver strøm til cyklussen.
Kondensation: Gassen med høj-temperatur og høj-tryk spreder varme til ydersiden i kondensatoren, afkøler og fortættes til en væske med-højt tryk.
Drosselning: Ekspansionsventilen reducerer trykket og temperaturen af det flydende-højtrykskølemiddel og danner en lav-temperatur, lav-våd damp.
Fordampning: Kølemidlet med lav-temperatur og lavt-tryk absorberer varme fra genstanden, der afkøles i fordamperen, og fordamper sig selv for at opnå den kølende effekt.