En kølemaskine er en enhed, der overfører varme fra et område med lav-temperatur til et område med høj- temperatur gennem fysiske eller kemiske metoder og derved opnår en kølende effekt. Dens kerneprincip er baseret på den omvendte Carnot-cyklus eller dampkompressionscyklus i termodynamik.
Funktionsprincippet for en kølemaskine er hovedsageligt baseret på den omvendte Carnot-cyklus (ideel model) eller dampkompressionscyklussen (praktisk anvendelse). Tager dampkompressionscyklussen som et eksempel, er dens kerne at opnå varmeoverførsel gennem faseændringsprocessen for kølemidlet (såsom Freon, ammoniak, kuldioxid osv.):
Kompressionstrin: Kompressoren komprimerer det gasformige kølemiddel med lav-temperatur og lavt-tryk til en gas med høj-temperatur og høj-tryk. Denne proces forbruger elektrisk energi og øger kølemiddeltemperaturen.
Kondensationsstadiet: Gassen med høj-temperatur og højt-tryk kommer ind i kondensatoren, hvor den frigiver varme til det ydre miljø gennem varmeafledning (såsom luftkøling eller vandkøling), og kølemidlet kondenserer til en væske med højt-tryk.
Drosselfase: Højtryksvæsken drosles gennem en ekspansionsventil eller et kapillarrør, hvilket forårsager et pludseligt trykfald, der fører til delvis fordampning af væsken, absorberer omgivende varme og afkøling.
Fordampningstrin: Lav-temperatur, lavt-tryk flydende kølemiddel kommer ind i fordamperen, absorberer varme fra målrummet (såsom et kølerum) og fordamper fuldstændigt, hvilket fuldender afkølingsprocessen. Efterfølgende vender det gasformige kølemiddel tilbage til kompressoren til cirkulation.