本发明提出一种机械闪蒸式空调制冷系统及其工作方法，属于制冷技术领域。该系统以水工作介质，与常规以氟利昂为工作介质的制冷系统相比，该循环工质没有任何环保危害；本发明工作时闪蒸所得冷冻水直接与室内空气换热，冷量释放只需要一级换热，系统冷量损失小，且改善了水蒸气压缩机的运行工况，降低了水蒸气压缩机的运行能耗，系统具有较高的制冷系数。本发明的系统在夜间低谷电价时段可通过水蒸气压缩机频率调节，增大系统的闪蒸制冷量，并通过闪蒸罐进行蓄冷，在高电价时段将冷量释放，不仅实现了对电力资源的移峰填谷，同时减少了系统的运行费用。本发明所述的机械闪蒸式空调制冷系统具有节能、环保等特点。