节能器由蒸发段、绝热段、冷凝段三部分组成，其结构如上图所示。当节能器的一端受热后，管道内部的液体工质吸收热量汽化，在管道内部产生压差，气态工质流向节能器的另一端，将热量从高温端（即蒸发段）传递到低温端（即冷凝段），在低温端释放热量后，气态工质冷凝成为液态，液态工质在管道内壁毛细力的作用下，再次返回到高温端，并再次受热汽化。如此反复循环，只要节能器两端存在温差，节能器就进行工作，将热量从高温端传递到低温端。
节能器利用工质相变时的汽化潜热传热，因此传热量大，在较小的温差下也可以进行传热。
转轮除湿机再生排出的废气中含有大量的热量，可通过相变节能器，对热量进行回收利用，给再生新风进行预热处理，从而降低再生新风加热的能耗。而再生排出的废气中含有大量的水分，相变节能器和其他形式的换热器相比，更具有优势，可以只对其中的显热部分进行回收，而将水分完全排走。