سیستم تهویه مطبوع یا Air Conditioning که گاهی به اختصار به آن AC نیز گفته می‌شود، فرآیند گرفتن حرارت و رطوبت از هوای موجود در فضاهای سرپوشیده است. هدف از سیستم تهویه مطبوع، ایجاد دمای محیطی مطلوب برای راحتی و آسایش بیشتر افراد است. سیستم تهویه مطبوع هم کارکرد خانگی دارد و هم کارکرد صنعتی. از سیستم‌های تهویه مطبوع اغلب برای دستیابی به یک محیط داخلی راحت و مطلوب با دمای مناسب، به خصوص برای انسان‌ها و سایر موجودات، استفاده می‌شود. با این حال، از سیستم‌های تهویه مطبوع برای ایجاد سرما و رفع رطوبت در فضاهایی که تجهیزات الکترونیکی گرمازا در آنجا وجود دارد نیز استفاده می‌شود، مانند اتاق‌های سرور. حتی برای حفظ و نگهداری آثار هنری حساس و آسیب‌پذیر نیز به سیستم‌های تهویه مطبوع نیاز است.

دستگاه‌های تهویه مطبوع اغلب از فن برای انتقال و انتشار هوای مطبوع در فضاهای سرپوشیده، نظیر ساختمان یا اتوموبیل، به منظور ایجاد دمای مطلوب و افزایش کیفیت هوا، استفاده می‌کنند. سیستم‌های تهویه مطبوع در اندازه‌های مختلف وجود دارد. از اندازه‌های کوچک که برای خنک کردن اتاق خواب طراحی شده تا سیستم‌های بسیار بزرگ که برای خنک کردن کل فضای یک ساختمان طراحی شده است.

در سیستم‌های تهویه مطبوع، مانند کولر گازی، فرآیند ایجاد هوای خنک بوسیله سیکل تبرید به دست می‌آید. البته سیستم‌های دیگری نظیر کولر آبی و سرمایش طبیعی نیز وجود دارد که دارای کارکردهای مختلفی است. سیستم‌های تهویه مطبوع را می‌توان بر پایه ماده خشک‌کن (ماده‌ی شیمیایی که رطوبت هوا را می‌گیرد)، و لوله‌های زیرزمینی که گرما را برای خنک‌سازی به زمین انتقال می‌دهند نیز، طراحی و راه‌اندازی نمود.

به طور عمومی، منظور از تهویه مطبوع، هر گونه فناوری‌ است که وضعیت هوا را از طریق گرمایش، رطوبت‌زدایی، خنک‌سازی، پاکسازی، تهویه، و یا جابجایی هوا، اصلاح کرده و شرایط آن را بهبود ببخشد. اما در اصطلاح کاربردی، منظور از سیستم تهویه مطبوع، سیستمی است که هوا را خنک می‌کند.

در صنعت ساختمان، به یک سیستم کامل که در برگیرنده اجزاء گرمایشی، تهویه، و تهویه مطبوع باشد، HVAC گفته می‌شود.

سیکل تبرید

سیکل تبرید، چرخه‌ای است که در آن هوای گرم از نقطه سرد به نقطه گرم منتقل می‌شود. البته گرما معمولا در مسیر مخالف آنچه گفتیم حرکت می‌کند. بنابراین، برای اینکه سیکل تبرید اتفاق بیفتد، به کار فیزیکی نیاز است.

نمونه‌ای از سیستم سیکل یا چرخه‌ی تبرید، یخچال است. همان یخچال‌هایی که در منزل برای نگهداری مواد غذایی داریم. روش کار یخچال این‌گونه است که هوای گرم را از فضای داخل یخچال بیرون کشیده و آن را به محیط خارج از خود منتقل می‌کند. در این سیستم، از ماده‌ی سرمازا یا «مبرد»، به عنوان ماده‌ای که گرما را از فضای مورد نظر گرفته و آن را به جای دیگر منتقل می‌کند، استفاده می‌شود.

در چرخه‌ی تبرید، ماده مبرد تبدیل به گاز شده و وارد کمپرسور می‌شود. داخل کمپرسور، فشار و دمای مبرد گاز افزایش می‌یابد. این گاز گرم و کمپرس شده، به فشار و دمایی می‌رسد که می‌تواند تبدیل به مایع شود. بنابراین، وارد کندانسور می‌شود. در کندانسور، گاز پرحرارت از طریق هوایی که در اطراف  کویل کندانسور جریان دارد سرد شده و تبدیل به مایع می‌شود. بدین ترتیب، مبرد گرما را از سیستم می‌گیرد و این گرما از سیستم خارج می‌شود.

سپس، مبرد مایع که گرم و فشرده است وارد شیر انبساط می‌شود و در آنجا، فشار آن کاهش می‌یابد. این کاهش فشار موجب تقطیر ناگهانی قسمتی از مبرد مایع شده و دمای آن تا حد زیادی کاهش می‌یابد. سپس مبرد سرد وارد اِواپُراتور یا تبخیرکننده می‌شود. در اینجا یک فن، هوای گرم داخل اتاق (که باید خنک شود) را به سوی اواپراتور هدایت می‌کند. این باعث می‌شود بخش مایع مبرد سرد نیز تبخیر شود و دمای آن بیش از پیش کاهش یابد. بدین ترتیب، هوای گرم تبدیل به هوای سرد شده و از طریق یک فن خروجی به داخل اتاق فرستاده می‌شود. مبرد گاز نیز مجددا به کمپرسور فرستاده می‌شود. در کولرهای گازی، معمولا به ماده مبرد در اصطلاح گاز کولر گفته می‌شود.

به منظور افزایش کارایی سیستم‌های تهویه مطبوع و کولرهای گازی، بخش سرمازا و تبخیرکننده سیستم باید بوسیله نوعی مانع یا جداره‌ی فیزیکی از بخش گرمازا و کندانسور آن جدا شود و هر بخش، باید فن مختص خود را داشته باشد تا هوای «خاص» خود (هوای سرد یا هوای گرم) را به گردش درآورد.

پمپ حرارتی

پمپ حرارتی نوعی سیستم تهویه مطبوع است که در آن چرخه تبرید معکوس شده و بجای اینکه محیط داخل را سرد کند، آن را گرم می‌کند. معمولا به پمپ حرارتی، «تهویه مطبوع چرخه معکوس» نیز گفته می‌شود. بهره‌وری و مصرف انرژی پمپ حرارتی به میزان قابل توجهی از بخاری برقی بهینه‌تر است. وقتی در زمستان، کولر گازی را روی حالت گرمایشی قرار می‌دهیم، همین چرخه معکوس اتفاق می‌افتد و باعث می‌شود هوای گرم وارد محیط شود.

وقتی پمپ حرارتی در حالت گرمایشی قرار داده شود، اواپراتور داخلی آن نقش خود را عوض کرده و با تبدیل شدن به کندانسور، هوای گرم تولید می‌کند. کندانسور بیرونی نیز نقش خود را به اواپراتور تغییر داده و هوای سرد ایجاد می‌کند (هوایی سردتر از هوای محیط بیرون).

کولر آبی

در مناطق گرم و خشک، کولر آبی برای ایجاد هوای خنک در تابستان رواج دارد. کولر آبی دستگاهی است که هوا را از بین پد و پوشال‌های خیس به داخل می‌کشد و آن را خنک می‌کند.

کولر آبی در آب‌وهوای مرطوب، که هوا به اندازه‌ی کافی خشک نیست، عملکرد مطلوبی ندارد. کولر آبی، برخلاف سایر دستگاه‌های تهویه مطبوع، به هوای بیرون برای ایجاد هوای خنک وابسته است. کولر آبی، هوایی که خنک کرده را از طریق کانال‌های کولر به داخل منزل می‌فرستد. برای اینکه این انتقال و جابجایی هوا به خوبی اتفاق بیفتد، لازم است هوای خنکی که کولر تولید می‌کند جایگزین هوای گرم داخل منزل شود. به عبارت دیگر، هوای خنک کولر باید بتواند هوای گرم داخل منزل را به بیرون رانده و خود جایگزین آن شود. به همین خاطر، باید در یا پنجره‌ای در داخل منزل باز باشد تا به عنوان خروجی هوای گرم عمل کرده و اجازه دهد هوای خنک کولر وارد منزل شود.

کولرهای آبی در مقایسه با کولرهای گازی هزینه کمتری دارند، ساختار مکانیکی آن‌ها ساده‌تر بوده، و تعمیر و نگهداری آنها راحت‌تر است.

سرمایش طبیعی

سرمایش طبیعی یک روش اقتصادی و مقرون‌به‌صرفه‌ی تهویه مطبوع است که در آن، با استفاده از دمای پایین هوای بیرونی، ماده‌ی خنک‌کننده، مانند آب، سرد می‌شود. آب سرد را هم می‌توان بلافاصله مورد استفاده قرار داد، و هم می‌توان به مدت کوتاه یا طولانی آن‌را ذخیره گرد. وقتی دمای هوای بیرون پایین‌تر از دمای داخل باشد می‌توان از آن به عنوان منبع طبیعی و آزاد سرماساز، استفاده نمود.