Refrigerasi kompresi uap ideal mengacu kepada konsep system carnot dimana pada system ini akan diperoleh sejumlah energi masuk yang digunakan sama dengan energi yang diperoleh untuk dimanfaatkan. Pada kondisi semacam ini tidak ada perubahan berarti yang mempengaruhi unjuk kerja sistem. Akan tetapi kondisi yang akan diraih dengan konsep ideal ini tidak dapat tercapai. Jumlah energi yang masuk tidak dapat diubah seluruhnya diubah menjadi energi yang diperoleh untuk dimaanfaatkan. Secara matematis dihitung melalui koefisien unjuk kerja atau COP (Coefficient of Performance). Siklus refrigerasi kompresi uap sederhana memiliki empat komponen utama yaitu kompresor, kondensor, alat ekspansi dan evaporator. Proses yang terjadi pada keempat komponen tersebut adalah sebagai berikut :

1.Kompresi merupakan proses yang terjadi pada kompresor yang menekan refrigeran atau freon secara reversibel dan isentropik. Kerja atau usaha yang diberikan pada refrigeran akan menyebabkan kenaikan pada tekanan sehingga temperatur refrigeran akan lebih besar dari temperatur lingkungan atau refrigeran mengalami fasa superheat. Kompresor memompa refrigeran ke seluruh komponen melalui sistem pemipaan. Jenis kompresor berdasarkan cara kerja tekanannya yaitu kompresor torak (reciprocating), putar (rotary), screw, centrifugal, dan scroll. Sedangkan jenis kompresor berdasarkan pengaturan motornya dibedakan menjadi jenis terbuka (open type), semi hermetik dan hermetik.

2.Kondensasi

merupakan proses pelepasan kalor refrigeran superheat ke lingkungan sehingga fasanya berubah dari uap menjadi cair jenuh tetapi tekanan dan temperaturnya masih tetap tinggi. Media pengembun refrigeran pada kondensor bisa berupa udara (air cooled condenser), air (water-cooled condenser) atau campuran udara dan air (evaporative condenser). Untuk media pendingin udara bisa terjadi secara konveksi alami maupun konveksi paksa (forced konvection). Pada sistem AC split, kondensor dan kompresor tergabung dalam condensing unit.

3.Ekspansi merupakan proses penurunan secara adiabatis pada tekanan dan temperatur sehingga nilainya lebih rendah dari temperatur lingkungan. Beberapa alat ekspansi diantaranya pipa kapiler, katup ekspansi manual, Thermostatic Expansion Valve (TXV), Automatic Expansion Valve (AXV), Electronic Expansion Valve (EXP), dan lain sebagainya.

4.Evaporasi

Setelah refrigeran diekspansikan secara irreversibel adiabatik menjadi cairan jenuh, refrigeran akan memiliki tekanan dan temperatur rendah sehingga akan menerima sejumlah kalor dari lingkungan yang didinginkan dan refrigeran berubah seluruhnya menjadi uap jenuh yang kemudian masuk ke kompresor untuk disirkulasikan kembali. Komponen evaporator ini yang secara langsung berhubungan dengan produk yang akan didinginkan. Pembagian evaporator berdasarkan bentuk koilnya yaitu pipa telanjang (bare tube), permukaan pelat (Plate Surface), dan bersirip (finned). Berdasarkan konstruksinya dibedakan menjadi shell & tube, Shell & coil, dan Bondelot. Sedangkan pembagian evaporator berdasarkan ekspansi langsung yaitu Tipe ekspansi kering (dry expansion type) dan tipe banjir (flooded type).

5.Refrigeran

merupakan fluida penyerap dan pelepas kalor. Refrigeran digunakan pada saat sistem refrigerasi ekspansi langsung, dimana pada sistem ini refrigeran berekspansi dan menguap di dalam pipa yang ditempatkan pada material yang didinginkan dan menyerap kalor laten penguapan dari material tersebut. Refrigeran yang digunakan dalam sistem refrigerasi harus sesuai dengan jenis kompresor yang digunakan. Hal lain yang harus diperhatikan adalah karakteristik termodinamik yang antara lain meliputi temperatur dan tekanan penguapan serta temperatur dan tekanan pengembunan. Refrigeran yang digunakan harus memenuhi syarat-syarat seperti tidak beracun, tidak berwarna, tidak berbau , tidak mudah terbakar, tidak korosif, memiliki titik didih dan titik beku yang rendah, dan lain sebagainya. Selain itu juga refrigeran harus ramah lingkungan seperti tidak merusak ozon ketika terjadi kebocoran ke udara.