工廠空調有一個復雜龐大的系統，其工作過程具有非線性、大慣性、強耦合和多種隨機擾動的特點。通過對潔凈室環境的控制，使生產區域的溫度、濕度、空氣流量符合相關規定的要求，并采取一定的方法來滿足環境要求。

設備的系統包括室內所有的空調設備，由空氣處理系統和水系統組成。空氣處理系統包括空氣處理裝置、供氣管道、末端裝置和潔凈室；水系統主要由冷水處理裝置、冷水泵的各種閥門和管道等組成。為了達到凈化空氣的目的，充分發揮工廠空調系統的效應作用，工廠空調系統的結構一般應包括以下幾個部分：新風段、初效段、表冷器段、除濕段、送風變頻控制段、中效段、空調系統冷熱源系統。
工廠空調系統的空氣處理工作原理是：將新風和回風按一定比例混合，然后將冷凍水輸送到空氣處理單元。冷水吸收空氣的熱量，使其溫度、濕度和空氣質量達到潔凈室環境的要求，然后送到生產車間。空氣處理單元是指安裝在機房內的組合式空氣處理設備，是潔凈空調系統的核心和重要組成部分。

根據不同的生產工藝和地區，工廠空調的處理單元的組成略有不同。比如空調系統只需要除濕機，而不需要常年濕度高的沿海地區的加濕器。空氣處理單元的目標是盡可能優化運行以節約能源，通向各房間的循環水由制冷機組進行“內部熱交換”作用，使冷凍水冷卻至5~7度。并通過循環水系統向各工廠空調提供外部換熱源。內部熱交換產生的熱量通過冷卻水系統排入冷卻塔內的空氣中。內部熱交換系統是空調的“制冷源”。

工廠空調系統的制冷劑不斷吸收制冷機組中冷凍水傳遞的熱量，從而降低冷凍水的溫度。同時，冷卻塔的冷卻水吸收制冷劑的熱量，降低制冷劑的溫度。隨后，冷卻水通過冷卻塔冷卻，并將熱能傳遞給外界。