วาล์วขยายตัวทางความร้อนมักจะเป็นอุปกรณ์เครื่องจักรกลในระบบปรับอากาศหรือทำความเย็นที่ควบคุมแรงดันวัสดุสารทำความเย็น ภายในระบบเหล่านี้วาล์วขยายความร้อนอาจถูกพิจารณาว่าเป็นอุปกรณ์วัดแสงที่ตรวจสอบและควบคุมปริมาณของสารทำความเย็นที่ถูกใช้โดยระบบทำความเย็นได้ตลอดเวลา เมื่ออุณหภูมิเปลี่ยนแปลงภายในอวกาศปริมาณสารทำความเย็นจึงจำเป็นต่อการรักษาอุณหภูมิที่ต้องการ วาล์วขยายความร้อนควบคุมระดับตัวแปรของสารทำความเย็น
ในหลายระบบทำความเย็นสารทำความเย็นจะถูกเก็บไว้เป็นของเหลวในห้องหนึ่งและปล่อยออกมาเป็นก๊าซในอีกห้องหนึ่ง การกระทำนี้ผลักดันกระบวนการทำความเย็นโดยดึงความร้อนออกจากพื้นที่นั้นเพื่อเปลี่ยนเฟสของสารทำความเย็นจากของเหลวเป็นก๊าซและกลับไปเป็นของเหลวอีกครั้ง โดยปกติวาล์วขยายความร้อนจะเป็นจุดในระบบระบายความร้อนที่ของเหลวจะถูกปล่อยออกมาเป็นก๊าซและเริ่มกระบวนการทำความเย็น
ส่วนนี้ของกระบวนการมักจะขึ้นอยู่กับอุณหภูมิของส่วนประกอบภายในภายในระบบทำความเย็นทั้งหมด วาล์วขยายความร้อนทั่วไปรวมถึงส่วนประกอบที่เรียกว่าหลอดความร้อน ห้องนี้เต็มไปด้วยของเหลวสารทำความเย็นจำนวนเล็กน้อยที่ถูกหุ้มฉนวนจากอุณหภูมิอากาศและเชื่อมต่อโดยตรงกับระบบคอยล์ซึ่งสารทำความเย็นผ่านไปซึ่งมักจะเรียกว่าเครื่องระเหย เมื่อการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิเกิดขึ้นหลอดไฟความร้อนจะได้รับผลกระทบจากการเปลี่ยนแปลงเหล่านั้นผ่านการเชื่อมต่อกับวาล์วขยายความร้อนและส่วนที่เหลือของระบบทำความเย็น
เมื่ออุณหภูมิเปลี่ยนแปลงไปทั่วทั้งระบบโดยเฉพาะอย่างยิ่งภายในเครื่องระเหยสิ่งนี้จะบ่งบอกถึงการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิของพื้นที่ที่ถูกทำให้เย็นลง วัสดุในหลอดความร้อนจะต้องขยายและหดตัวพร้อมกับการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิใด ๆ เพราะหลอดความร้อนรักษาขนาดที่สอดคล้องแม้จะมีการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิ อุณหภูมิที่สูงขึ้นในระบบทำความเย็นบังคับให้ของเหลวและก๊าซภายในหลอดความร้อนขยายตัว การขยายตัวนี้บังคับให้เปิดวาล์วช่วยให้สารทำความเย็นมากขึ้นที่จะผ่านเข้าไปในเครื่องระเหย ในทางตรงกันข้ามอุณหภูมิที่ต่ำกว่าทำให้ของเหลวในสัญญาหลอดความร้อนซึ่งปิดวาล์วและช่วยให้สารทำความเย็นน้อยลง
การติดตั้งวาล์วขยายความร้อนมักจะถือว่าเป็นส่วนสำคัญของระบบทำความเย็นและปรับอากาศทุกขนาด ระบบระบายความร้อนจำนวนมากรวมวาล์วขยายความร้อนอย่างน้อยหนึ่งตัวเพราะถือว่าค่อนข้างแม่นยำและสอดคล้องในการทำงาน ระบบที่ไม่ได้ใช้วาล์วขยายความร้อนมักจะถือว่าไม่ถูกต้องหรือไม่สอดคล้องกัน
