Příliš suchý vzduch se v klimatizačních jednotkách zvlhčuje vodou nebo párou. Dodáme-li vzduchu ve stavu x1, h1 vodu nebo páru, změní se nejen jeho absolutní vlhkost x, ale vzroste i jeho entalpie h, a to o teplo obsažené v přivedené vodě nebo páře.

Stav zvlhčeného vzduchu x2, h2 je pak:
   x2 = x1 + Δx
   h2 = h1 + Δh,
   kde Δx je hmotnost a Δh entalpie přivedené vody nebo páry.

Zvlhčovací komora klimajednotky je sprchována vodou. Protékající vzduch odebírá část této vody ve formě páry, většina vody ovšem odtéká sběrnou vanou zpět a je znovu čerpána do okruhu. Zvlhčovač tedy pracuje převážně s cirkulační vodou. Voda, odpařená do vzduchu, se doplňuje pomocí plovákového regulátoru.

1. Zvlhčování pomocí přebytku vody

Proud vzduchu, do kterého je voda vstřikována, přijímá vodní páry až do úplného nasycení. Pro odpařování vody se zvnějšku nepřivádí žžádné teplo. Teplo, potřebné pro odpařování, se odebírá dílem z vody, dílem z citelného tepla vzduchu; tak se vytvoří rovnovážný stav, ve kterém mají nasycený vzduch a cirkulační voda stejnou teplotu. Tato rovnovážná teplota se mění po linii s konstantní entalpií až do toho okamžiku, kdy vzduch dosáhne nasyceného stavu.
Tato teplota se nazývá mez (adiabatického) chlazení, protože voda se neochladí na nižší než na tuto teplotu. Mez chlazení je průsečík izoentalp (adiabat) s křivkou nasycení a je dána výchozím stavem vzduchu, tj. jeho teplotou T_dp a relativní vlhkostí RH. Teplota vzduchu a vody na mezi chlazení se také nazývá teplota mokrého teploměru T_wb.
Pokud počáteční teplota vody leží pod teplotou mokrého teploměru vzduchu, ze vzduchu přechází do vody více citelného tepla, nežž jen to, které je potřebné k odpařování. Voda se tak ohřívá až do okamžiku, kdy dosáhne teploty mokrého teploměru vzduchu T_wb.
Stavová změna v h-x diagramu probíhá z výchozího stavu vzduchu P1 po přímce h (s konstantní entalpií) směrem k P2, tj. k teplotě mokrého teploměru T_wb, která leží na křivce nasycení. Této křivky nasycení se nicméně zcela nedosáhne, protože účinnost běžných zvlhčovačů činí v nejlepším případě asi 95 %.

Pro tento způsob vlhčení vzduchu jsou vhodná zařízení Humimax a FA6.

Účinnost lze vyjádřit: η = (x2 – x1) / (x3 – x1) * 100%

2. Zvlhčování pomocí proměnné teploty

Při tomto způsobu zvlhčování se do proudu vzduchu rozprašuje relativně velké množství vody. Kapičky vody, které ve výměníku získaly požadovanou teplotu, můžeme v tomto případě považovat přímo za topné nebo chladicí plochy. Za tohoto předpokladu ke stavové změně v h-x diagramu dochází na spojnici bodu počátečního stavu vzduchu a křivky nasycení, přičemž křivky nasycení se zcela nedosahuje. V praxi se voda při průtoku pračkou vzduchu podle poměru voda / vzduch a vstupní teploty vody více nebo méně ohřeje či ochladí. Stavová změna vzduchu tudíž na počátku probíhá k průsečíku vstupní teploty vody s křivkou nasycení a ke konci k průsečíku výstupní teploty vody s křivkou nasycení, tj. po křivce mírně zahnuté ve směru výstupní teploty vody.
Graf dole znázorňuje možné změny stavu vzduchu při daném výchozím stavu vzduchu P a různých teplotách rozprašované vody:

• Je-li výstupní teplota vody vyšší než vstupní teplota vzduchu T_db, pak se teplota, obsah tepla a obsah vody vzduchu P zvyšují (stav vzduchu leží nad T_db, např. na spojnici P-A).
• Je-li výstupní teplota vody rovna vstupní teplotě vzduchu T_db, pak se v důsledku této rovnosti teplot přenáší teplo latentní, avšak nikoli teplo citelné. Teplota vzduchu zůstává stejná, zvýší se však obsah vodních par ve vzduchu a tím také jeho entalpie (změna stavu vzduchu P ve směru B).
• Při výstupních teplotách vody, ležících mezi teplotou mokrého teploměru vzduchu T_wb a teplotou vzduchu T_db, se vzduch P ochladí, přičemž obsah vody a latentního tepla v něm se zvyšuje (změny probíhají v oblasti P-B až P-C).
• Je-li výstupní teplota vody rovná teplotě mokrého teploměru T_wb vzduchu P, vzduch se ochlazuje, obsah tepla zůstává stejný, ale zvyšuje se obsah vody (změna stavu vzduchu P ve směru C).
• Při výstupních teplotách vody, které leží mezi teplotou mokrého teploměru T_wb a teplotou rosného bodu T_dp vzduchu P, teplota i obsah tepla klesá, zatímco obsah vody ještě mírně vzrůstá (stavové změny vzduchu probíhají v oblasti P-C a P-D).
• Pokud výstupní teplota vody klesne pod teplotu rosného bodu T_dp vzduchu P, klesá teplota vzduchu, obsah tepla i obsah vody ve vzduchu (stavové změny vzduchu probíhají v oblasti P-D a P-E).

3. Zvlhčování vodní parou

V tomto případě se do zvlhčovací komory vstřikuje nasycená vodní pára. Tato pára je generována v místním nebo v centrálním zdroji – to převážně u rozsáhlejších systémů, kde tato pára je již k dispozici pro jiné účely (sterilizátory a prádelny v nemocnicích apod.). Po přidání páry se ve vzduchu zvýší obsah vody i obsah tepla. Δx je hmotnost a Δh entalpie přivedené páry. Obsah tepla hD v nasycené páře je vlivem výparného tepla velmi vysoký, a to například 2676 kJ/kg u páry o teplotě +100 °C.
Přírůstek obsahu tepla při zvlhčování parou činí:
   Δh = hD ∗ Δx

Stav zvlhčeného vzduchu určíme takto:
   h2 = h1 + Δh
   x2 = x1 + Δx
Při parním zvlhčování je směr stavové změny v h-x diagramu dán pouze obsahem tepla hD přivedené páry. Proto většina diagramů obsahuje směrovou stupnici Δh/Δx, na které lze odečíst směr stavové změny a paralelně změnu posouvat.