直膨式空调机组是制冷剂直接跟需要处理的空气完成热交换，中间不通过二次换热，即：制冷剂--空气。 室外水冷直膨式新风机组而以冷水机组和空调末端机组等组成的目前常见的大型中央空调系统，其热交换方式就不同于直膨式空调机组，而是：制冷剂--水--空气，即制冷剂先对水吸热，生成冷冻水，冷冻水再通过管路输送到房间的风机盘管等末端机组中，通过机组内风机循环吹风，使室内空气与盘管内冷冻水热交换，生成“冷气”吹下来。也就是，直膨式空调机组是“一次冷媒”系统。
直膨式空调机组是瑞尼森空调公司专门开发的新一代自带冷源型空调机组，它改变了冷水机组加组合式空调箱的传统设计理念，将复杂的水系统改为制冷剂直接蒸发系统，简化了系统构成，提高了制冷剂的蒸发温度，降低了工程建设和设备的运行成本，是体现简介设计思想的经典之作。该设备是为净化工程和其他空调工程配套服务的空调机组，可满足空气调节、恒温、恒湿、无尘、无菌、消声、微处理可编程自动控制，方便运输和安装简便等要求。有效解决了净化和空调所需风量、压头不同所产生问题。充分展示了直膨空调特性，又具备净化段的各种工艺要求，是净化空调机组的一次创新。
所谓直膨式空调机组，就是制冷系统中由制冷剂在其蒸发(或冷凝)器盘管内直接吸热或放热，对盘管外的空气进行换热，从而实现制冷或制热。
热泵型直膨式空调机组制冷运行时，将来自室内换热器的低温、低压制冷剂气体经压缩机吸入并压缩成高温高压气体进入室外换热器，与室外侧空气进行热交换而成为制冷剂液体，经节流元件节流、降温后再回到室内换热器，与室内需调节的空气进行热交换而成为低温低压制冷剂气体。如此周而复始地循环，达到制冷的目的。
制热运行时，制冷剂的流动方向与制冷时相反;压缩机排出的高温高压制冷剂气体在室内换热器中放出热从凝结成液体，经节流阀节流后在室外机换热器中吸收低品位热量，进行热泵制热循环，达到制热的目的。