Lämpölaajenemisventtiili on yleensä ilmastointi- tai jäähdytysjärjestelmän mekaaninen laite, joka säätelee kylmäainepaineita. Näissä järjestelmissä lämpölaajenemisventtiilejä voidaan pitää mittauslaitteina, jotka valvovat ja ohjaavat samanaikaisesti jäähdytysjärjestelmän käyttämää kylmäaineen määrää milloin tahansa. Kun lämpötila muuttuu tilan sisällä, muuttuu myös halutun lämpötilan ylläpitämiseen tarvittava kylmäaineen määrä. Lämpölaajenemisventtiili ohjaa vaihtelevaa kylmäaineen määrää.
Monissa jäähdytysjärjestelmissä kylmäainetta pidetään nesteenä yhdessä kammiossa ja vapautetaan kaasuna toisessa. Tämä toiminto ohjaa jäähdytysprosessia vetämällä lämpöä pois tästä tilasta muuttaakseen kylmäaineen vaiheen nesteestä kaasuksi ja takaisin nesteeksi. Lämpölaajenemisventtiili on yleensä se jäähdytysjärjestelmän piste, jossa nesteestä vapautuu kaasua ja aloitetaan jäähdytysprosessi.
Tämä prosessin osa riippuu yleensä koko jäähdytysjärjestelmän sisäisten komponenttien lämpötilasta. Tyypillinen lämpölaajenemisventtiili sisältää komponentin, jota kutsutaan lämpölampuksi. Tämä kammio on täytetty pienellä määrällä kylmäainetta, joka on eristetty ilman lämpötiloista ja kytketty suoraan kelajärjestelmään, jonka läpi kylmäaine kulkee, jota yleensä kutsutaan höyrystimeksi. Lämpötilan muuttuessa nämä muutokset vaikuttavat lämpölamppuun liittämällä sen lämpölaajenemisventtiiliin ja muuhun jäähdytysjärjestelmään.
Kun lämpötila muuttuu koko järjestelmässä, etenkin höyrystimen sisällä, tämä osoittaa jäähdytettävän tilan lämpötilan muutoksen. Lämpöpolttimossa olevan materiaalin täytyy laajentua ja supistua minkä tahansa lämpötilan muutoksen rinnalla, koska lämpölamppu säilyttää tasaisen koon lämpötilan muutoksista huolimatta. Jäähdytysjärjestelmän korkeammat lämpötilat pakottavat nesteen ja kaasun lämpöpolttimon sisällä laajentumaan. Tämä paisunta pakottaa venttiilin avaamaan, jolloin enemmän kylmäainetta pääsee höyrystimeen. Toisaalta matalammat lämpötilat tekevät nesteestä lämpölampun supistumaan, mikä sulkee venttiilin ja päästää vähemmän kylmäainetta.
Lämpölaajenemisventtiilin asennusta pidetään yleensä olennaisena osana lähes kaiken kokoisia jäähdytys- ja ilmastointijärjestelmiä. Monissa jäähdytysjärjestelmissä on vähintään yksi lämpölaajenemisventtiili, koska niitä pidetään varsin tarkkoina ja johdonmukaisina. Järjestelmiä, joissa ei käytetä lämpölaajenemisventtiiliä, pidetään usein epätarkkoina tai epäjohdonmukaisina.