מיזוג אוויר
עקרון הפעולה

עקרון הפעולה שעליו מבוססת פעולת המזגן נובע מעקרונות התרמודינמיקה, לפיהם בין היתר, הפיכת נוזל לגז (הרתחה) כרוכה בהשקעת אנרגיה והפיכת גז לנוזל (עיבוי) משחררת אנרגיה. אנרגיה זו בדרך כלל מבוטאת בצורה של חום.
החום הדרוש לשינוי מצב הצבירה מכונה גם "חום כמוס" מאחר שבתהליך שינוי מצב הצבירה (המבוצע בלחץ קבוע) אין שינוי בטמפרטורה.
על פי משוואת קלאוזיוס-קלפרון, הטמפרטורה בה מתרחש שינוי מצב הצבירה (מנוזל לגז או מגז לנוזל) תלויה בלחץ. כך בדרך כלל הגדלת הלחץ תעלה את טמפרטורת הרתיחה של החומר ואילו הקטנתו תוריד את טמפרטורת הרתיחה.
עקרון הפעולה של המזגן הוא למעשה העברת חום באמצעות שינוי מצב צבירה של קרר (נוזל קירור כגון אמוניה או פחמן כלורו-פלואורי (CFC) או פחמן הידרו-פלאורי (HFC)). הקרר מתעבה תחת לחץ גבוה בטמפרטורה גבוהה ומוסר חום לאוויר החיצוני. הוא מתאייד תחת לחץ נמוך בטמפרטורה נמוכה וגורע חום מהאוויר בחדר. הגז מכיל מעט שמן סיכה (לסיכת המדחס).
המבנה הסטנדרטי הוא:
גז בלחץ נמוך ובטמפרטורת החדר נכנס למדחס (4 באיור), שם מושקעת עבודה לדחיסת הגז באמצעות מנוע חשמלי. הגז יוצא בלחץ גבוה, ובטמפרטורה גבוהה (עקב חוק הגז האידיאלי).
הגז הדחוס והחם מוזרם בצינורות המעבה (1 באיור). המעבה מזרים אוויר (או לעיתים מים) בעזרת מאוורר על גבי הצינורות, ומקרר את הגז הדחוס עד שהוא מתעבה לנוזל. עקב הלחץ הגבוה, הגז מתעבה גם בטמפרטורה גבוהה בהרבה מזו שבה הוא היה מתעבה אילו היה נתון בלחץ אטמוספירי, כך שדי בטמפרטורה של האוויר לשם כך.
הנוזל היוצא מהמעבה נמצא בלחץ גבוה, והוא מוזרם דרך שסתום התפשטות (2 באיור), חריר או צינור נימי (קפילר), להורדת הלחץ.
הנוזל שכעת בלחץ נמוך, מוזרם למאייד (3 באיור), שם באופן טבעי עובר התאיידות עקב ההפחתה של הלחץ. היות שנוזל מתאדה סופח בו חום, האוויר הבא במגע עם הנוזל מתקרר. מאוורר משמש לפיזור האוויר המקורר בחדר. הגז יוצא מהמאייד בלחץ נמוך ובטמפרטורה רגילה וחוזר למדחס לסיבוב נוסף.
תהליך הקירור של המזגן מבוצע באמצעות הרתחה (איוד) של נוזל בלחץ נמוך. המאייד הוא מחליף חום. מאיידים מטיפוס התפשטות ישירה (Direct expansion) מורכבים מצינורות שבתוכם מוזרם קרר, במצב הצבירה הנוזלי בלחץ נמוך. כאשר הלחץ נמוך, נמוכה גם הטמפרטורה שבה מתרחש שינוי מצב הצבירה. מחוץ לצינורות מוזרם אוויר מהחדר. לצינורות מחוברות צלעות לצורך הגדלת השטח ושיפור מעבר החום. הנוזל בתוך הצינורות סופח חום מהאוויר המוזרם על פני הדפנות החיצוניות של הצינורות והופך לגז. האוויר מהחדר, המוזרם על פני הצינורות, מעביר חום לנוזל שרותח ועקב כך מתקרר.
במאיידים מוצפים (flooded) זורם הקרר מחוץ לצינורות, ואילו בתוך הצינורות זורמים מים או אוויר. המים מוסרים חום לקרר וכך הם מתקררים. המים המקוררים מסופקים ליחידת-קצה (יחידת טיפול באוויר, יחידת מפוח נחשון או יחידת Air water) שבה סליל קירור נוסף, שמשמש כמחליף חום בין האוויר המטופל למים המקוררים.
פעולת החימום במזגן מתבצעת על ידי הפיכת כיוון זרימת הגז במערכת כך שהחלק הפנימי של המזגן הופך למעבה והחלק החיצוני הופך למאייד, כך שהמזגן סופח חום מבחוץ במקום מתוך החדר.
כאשר המזגן עובד במצב חימום בחורף, צינורות היחידה החיצונית מתקררים מהיותם מאייד. במצב זה, בטמפרטורות חוץ הנמוכות מ-5 מעלות צלזיוס וכן לחות גבוהה, עלולה להתרחש קפיאה של צינורות היחידה החיצונית, שעלולה להפריע לזרימת האוויר על גבי הצינורות, וכתוצאה מכך לשבש את פעולת החימום וכן להגדיל את צריכת האנרגיה של המזגן. כדי להתמודד עם הבעיה עובר המזגן בחזרה למצב קירור למשך מספר דקות, כאשר כל המאווררים של שתי היחידות שלו לא עובדים, כדי לאפשר ליחידה החיצונית להפשיר ולמנוע כניסת אוויר קר לחדר, שעלול להיות לא נעים בחורף.
גם אם מזג האוויר יבש, ואין הצטברות של קרח על גבי הצינורות של היחידה החיצונית, המזגן מאבד מיכולתו לחמם בטמפרטורות הנמוכות מ-5 מעלות צלזיוס.
מסיבה זו, מזגנים לא נפוצים במדינות בעלות אקלים קר כמו אירופה, וכן בארצות הברית ששם משתמשים במערכות שבקיץ מתפקדות כמזגן ובחורף מתפקדות כהסקה מרכזית (מוכר גם בשם HVAC, ראשי תיבות של Heating, Ventilation, and Air Conditioning).