恒温恒湿空调系统都有一定的调节房间的湿度和温度的性能，但对一般的工艺性空调或舒适性空调，调节湿度、气温变化的偏差以及区域之间的偏差要求并不严格。我们一般所说的恒温恒湿空调是工艺性空调的一种，它对区域偏差以及室内湿度、温度的波动和控制要求比较严格。
恒温恒湿空调系统为四管制，具备用蒸汽加湿的一次回风空调系统和新风预热器。其中，加湿器用于对混合风在处理冬季空气过程中进行夏季工况下的加湿处理和加湿处理。加热器用于对混合风在夏季工况下进行再热处理和在冬季模式下加热处理；表冷器用于对混合风在夏季工况下的除湿降温处理；加热器用于对新风空气在处理冬季空气过程中的预加热。
恒温恒湿空调所在的环境对温度和湿度的要求十分严格，尤其是在实验室、医院等高精密环境中。与此同时，由于这类环境中热源、水源等分布十分复杂，导致环境中的温湿分布并不均衡。因此就需要空调自动控制系统对环境的温湿变化具有较高的敏感度，能够迅速的感知环境中的温湿变化，并极快的做出有效反映，保证环境中的温度和湿度。现在的恒温恒湿空调要求一般在温度精度达±2℃，湿度精度±5%，高精度空调可以温度精度达到±0.5℃，湿度精度达到±2%。
在传统的恒温恒湿空调系统模块设计中，在温度和湿度的控制上，机组有风冷和水冷型两种，配备有多级电加热器和电极加湿罐及微电脑控制器。在冷却祛湿工况条件下，蒸发盘管使空气温度不高于露点温度而去湿，通过加热器的再热控制室内温度保持在设定值。该类机组由于冷量的调节一般仅二档或三档，机组出口空气的露点温度不易稳定，对室内相对湿度的控制能力会比较低，一般宜用于相对湿度控制精度在±5%的试验室，目前大多采用了该种定型产品。简单来说就是冷却、加温、除湿的过程。虽然效果显而易见，但是很显然这样的一个过程的当中的空调能耗会比较大，尤其在湿度比较高的环境下，既要保证除湿的效果，又要保证预设的温度，此时的耗能量将远大于一般机房空调的耗能量。为了尽最大可能避免这种情况，再设计上可以将室外空气处理到机器露点再同室内回风混合，进入主空调箱干冷却送风，把送风温差控制在相应的规范范围内；直到环境内冷负荷减小至一定数值，再用冷却盘管的冷冻水流量或进水温度的改变来调节冷量，进一步减小送风温差。在这类空调工程设计中，应该对其能耗和节能问题给予特别重视，提倡弃用二次加热，以降低能耗。
显热比是显冷量与总冷量的比值，空调的总冷量是显冷量和潜冷量之和，潜冷量是用来除湿的制冷数值，而显冷量则是用于环境降温的制冷数值。恒温恒湿空调所处的环境主要是显热，因此恒温恒湿空调的显热量比较高，一般在0.9以上。由于环境如果短时间内气温变化太快，将会造成系统服务器运算混乱，因此在设计中采用大风量，使出风温度不至于太低，并加大换气次数，这对空调和系统稳定都比较有利。
在一些地区，不同季节的气候差距比较大，环境温湿差异也较大，因此在空调系统模块设计中，应充分考虑到不同季节对空调性能要求的不同性。在冬季，当室外干球温度设定为恒定值，当室外温度大于恒定值时，预热器阀门将关闭。反之预热器阀门将开启预热新风，使预热温度达到并保持恒定值。单回路闭环控制管理系统控制整个预热过程。系统给定温度与干球传感器测得的室内温度的差值作为调节器的输入值。使混合风能到达送风状态相应的温度值，以此来实现对室内空气温度的控制。在夏季，用表冷器降温除湿来实现对混合风定露点温度的控制。从而控制室内的相对湿度，扰量的产生主要来自于两部分：一部分是来自维护结构传湿和室内湿源引起的湿负荷的扰动。另一部分是来自室外引进的新风湿负荷。该负荷随着室外气候平均状态随时间的变化而变化，引起扰量。恒温恒湿空调的控制管理系统具有高精度、高显热比、稳定等特点，由于这些特点，恒温恒湿空调在设计中还有很多值得认真研究和设计的地方，同时由于环境的复杂性，恒温恒湿空调的设计并不能一概而论，而是要根据不同环境的需求来进行不同的调整和设计。
