半导体直冷式冷热饮水机在使用时，直冷式冷热饮水机由水箱提供常温水，进水分两路：一路进入冷胆容器，经制冷出冷水;另一路进入热罐，经加热出热水。
按下制冷开关后，交流电压经电源变压器降压、整流二极管作全波整流以及电容滤波后，输出直流电压供半导体致冷组件制冷和风机排风，同时，制冷指示灯点亮。由于直冷式冷热饮水机不设自动控温，因此开机后制冷指示灯常亮。按下加热开关，加热指示灯亮，电热管发热，热罐内的水升温。当水温知到设定温度时，温控器触点断开，自动切断加热电源，加热指示灯熄灭，电热管停止加热。当水温下降到设定温度时，温控器触点闭合，自动接通加热电源，加热指示灯亮，电热管发热。尔后重复上述过程，使水温在85-95℃之间保持恒温。
压缩式制冷饮水机
当按下压缩式制冷饮水机制冷开关，制冷绿色指示灯亮，压缩机启动运行，将蒸发器中已吸热气化的制冷剂蒸汽吸回，并随之压缩成高温、高压气体，送至冷凝器，经冷凝器向外界空气中散热冷凝成高压液体，再经毛细管节流降压流入蒸发器内，吸收冷胆热量而使水温下降，然后被压缩机吸回。如此循环，达到降温的目的。当水温随时间降到设定温度时，制冷温控器触点断开，制冷绿色指示灯熄灭，压缩机停转，转入保温工况。断电后水温逐渐回升，当升到设定温度时，制冷温控器触点动作闭合，接通电源绿色指示灯亮，压缩机运行。如此循环，将水温控制在4-12℃之间。
按下制热开关，加热电路接通，红色加热指示灯点亮，电热管发热，当水温升到设定温度时，自动复位温控器动作，切断电源，红色加热指示灯熄灭，转入保温工况。断电后水温逐渐下降，当降到设定温度时，温控器触点动作闭合，接通电源，红色加热指示灯亮，电热管再次发热升温。如此循环，将水温控制在85-95℃之间。
该类饮水机中保险器温度保险丝以及手动复位温控器是保护装置，当电路出现过热、过载时自动熔断或断开电路，起到安全保护作用。
