Le principe de base du CVC est basé sur des cycles thermodynamiques, utilisant le transfert d'énergie pour réguler la température, l'humidité et la qualité de l'air intérieur.
Son fonctionnement repose principalement sur la loi fondamentale du transfert de chaleur des températures élevées aux températures basses, utilisant le changement de phase du réfrigérant (liquide à gaz) à différentes pressions pour absorber ou libérer de la chaleur. En prenant comme exemple le cycle de réfrigération à compression de vapeur le plus courant, le système se compose de quatre composants principaux qui fonctionnent ensemble pour transporter la chaleur :
Compresseur : en tant que « cœur » du système, il comprime le gaz réfrigérant basse-température et basse-pression en un gaz à haute-température et haute-pression, augmentant ainsi son niveau d'énergie.
Détendeur : le réfrigérant liquide à haute-pression subit un étranglement, provoquant une chute rapide de la pression et de la température, se transformant en vapeur humide à basse-température et basse-pression, se préparant à l'étape suivante d'absorption de chaleur.
Évaporateur : le réfrigérant à basse-température et basse-pression absorbe la chaleur de l'air intérieur à l'intérieur de l'évaporateur, s'évaporant en gaz, refroidissant et déshumidifiant ainsi l'air, obtenant ainsi une « absorption de chaleur par évaporation ».
Condenseur : ici, le gaz réfrigérant à haute-température et haute-pression libère de la chaleur vers l'extérieur (généralement l'air extérieur), se refroidissant et se liquéfiant dans un liquide à haute-pression, obtenant ainsi une « condensation et une libération de chaleur ».