Μια βαλβίδα θερμικής εκτόνωσης είναι συνήθως μια μηχανική συσκευή σε ένα σύστημα κλιματισμού ή ψύξης που ρυθμίζει τις πιέσεις του ψυκτικού υλικού. Σε αυτά τα συστήματα, οι βαλβίδες θερμικής εκτόνωσης μπορεί να θεωρηθούν συσκευές μέτρησης που παρακολουθούν και ελέγχουν ταυτόχρονα την ποσότητα του ψυκτικού που χρησιμοποιείται από ένα σύστημα ψύξης ανά πάσα στιγμή. Καθώς η θερμοκρασία αλλάζει μέσα σε ένα χώρο, αλλάζει και η ποσότητα του ψυκτικού που απαιτείται για τη διατήρηση της επιθυμητής θερμοκρασίας. Η βαλβίδα θερμικής εκτόνωσης ελέγχει τα μεταβλητά επίπεδα ψυκτικού μέσου.
Σε πολλά συστήματα ψύξης, το ψυκτικό μέσο διατηρείται ως υγρό σε έναν θάλαμο και απελευθερώνεται ως αέριο σε έναν άλλο. Αυτή η ενέργεια οδηγεί τη διαδικασία ψύξης τραβώντας τη θερμότητα από αυτόν τον χώρο για να αλλάξει τη φάση του ψυκτικού από υγρό σε αέριο και να επιστρέψει σε υγρό ξανά. Μια βαλβίδα θερμικής εκτόνωσης είναι συνήθως το σημείο σε ένα σύστημα ψύξης στο οποίο απελευθερώνεται υγρό για να γίνει αέριο και να ξεκινήσει η διαδικασία ψύξης.
Αυτό το μέρος της διαδικασίας εξαρτάται συνήθως από τη θερμοκρασία των εσωτερικών εξαρτημάτων σε ολόκληρο το σύστημα ψύξης. Μια τυπική βαλβίδα θερμικής εκτόνωσης περιλαμβάνει ένα εξάρτημα που ονομάζεται θερμικός λαμπτήρας. Αυτός ο θάλαμος είναι γεμάτος με μια μικρή ποσότητα ψυκτικού υγρού που είναι μονωμένο από τις θερμοκρασίες του αέρα και συνδέεται απευθείας με ένα σύστημα πηνίων μέσω του οποίου διέρχεται το ψυκτικό, που συνήθως ονομάζεται εξατμιστής. Όταν συμβαίνουν αλλαγές θερμοκρασίας, ο θερμικός λαμπτήρας επηρεάζεται από αυτές τις αλλαγές μέσω της σύνδεσής του με τη βαλβίδα θερμικής εκτόνωσης και το υπόλοιπο σύστημα ψύξης.
Καθώς η θερμοκρασία αλλάζει σε όλο το σύστημα, ειδικά μέσα στον εξατμιστή, αυτό υποδηλώνει μια αλλαγή στη θερμοκρασία του χώρου που ψύχεται. Το υλικό στον θερμικό λαμπτήρα πρέπει να διαστέλλεται και να συστέλλεται παράλληλα με οποιαδήποτε αλλαγή θερμοκρασίας, επειδή ο θερμικός λαμπτήρας διατηρεί ένα σταθερό μέγεθος παρά τις αλλαγές θερμοκρασίας. Οι υψηλότερες θερμοκρασίες στο σύστημα ψύξης αναγκάζουν το υγρό και το αέριο μέσα στον θερμικό λαμπτήρα να διαστέλλονται. Αυτή η διαστολή αναγκάζει να ανοίξει μια βαλβίδα, επιτρέποντας σε περισσότερο ψυκτικό να περάσει στον εξατμιστή. Οι χαμηλότερες θερμοκρασίες, από την άλλη πλευρά, κάνουν το υγρό στον θερμικό λαμπτήρα να συστέλλεται, γεγονός που κλείνει τη βαλβίδα και επιτρέπει τη διέλευση λιγότερου ψυκτικού μέσου.
Η εγκατάσταση βαλβίδας θερμικής εκτόνωσης θεωρείται συνήθως αναπόσπαστο μέρος των συστημάτων ψύξης και κλιματισμού σχεδόν οποιουδήποτε μεγέθους. Πολλά συστήματα ψύξης ενσωματώνουν τουλάχιστον μία βαλβίδα θερμικής εκτόνωσης, επειδή θεωρούνται αρκετά ακριβή και συνεπή στη λειτουργικότητά τους. Συστήματα που δεν χρησιμοποιούν βαλβίδα θερμικής εκτόνωσης συχνά θεωρούνται ανακριβή ή ασυνεπή.