利用表面式冷卻器處理空氣，在空調系統中廣泛使用，特別是局部空調系統，均采用此系統形式。如果是制冷劑直接蒸發處理空氣，則稱為直接蒸發表面冷卻器。如果夏季用送冷媒水,冬季用送熱水的表面式冷卻器，稱為水冷式表面冷卻器。
表面式冷卻器的原理是表面式冷卻器的冷媒是間接冷卻空氣。當空氣與冷卻器表面接觸時，冷卻器表面與空氣之間存在著溫差，空氣的熱量將通過冷卻器表面傳給冷卻管內的冷媒，空氣的溫度降低。在表面溫度低于被處理的空氣“露點”溫度時，空氣中水蒸氣被凝結，達到冷卻去濕的目的。
表面冷卻器是多根片管按一定的單元排列而成。由于空氣傳熱較差，肋片都置于冷卻管空氣側，以增加傳熱面積，強化傳熱效果，按肋片管的制作材料來分有銅片銅管、鋁片鋁管、銅管鋁片、鋼管鋁片等。如圖8-8所示為空氣強迫流動的直接蒸發式表面冷卻器。
表面式冷卻器處理空氣的過程如下:
1、在夏季，用表面式冷卻器冷卻空氣，首先是貼近肋片管表面的空氣受到急劇冷卻(此時空氣中含濕量不變)，然后空氣達到飽和。其中的水蒸氣被凝結析出，形成一層水膜附在片管上。隨著水蒸氣凝結量的增大，無數的小水珠結成大水滴下降，使空氣去濕冷卻。
2、表面式冷卻器是否有冷凝水產生，主要取于管內冷媒的溫度和空氣進入表面冷卻器的狀態。
3、直接蒸發式表面冷卻器，由于液體制冷劑進入冷卻器蒸發為汽化吸熱，這是與水冷式略有不同之處。這種蒸發式表面冷卻器的冷卻效果除與肋片管外的空氣狀態和流速、管內制冷劑流速有關之外，還與制冷劑的蒸發情況、放熱強弱有關。
4、表面冷卻器由于存在減濕的可能性，所以在冷凝水的濕、熱交換過程中，其全熱交換(包括顯熱及潛熱交換)比顯熱交換量要多。也就是說，表面冷卻器表面存在濕潤現象，能夠提高換熱效率。為了達到上述目的，有的表面冷卻器專門設置噴淋循環水裝置，以提高與空氣的熱濕交換性能.因此，在表面冷卻器下部均設有接水盤與泄水管。
