當系統采用隔膜式氣壓罐時，當系統壓力大于預充氣壓時，在系統壓力的作用下，部分工作介質進入氣囊，直至氣囊外氮氣壓力與系統壓力達到平衡。當系統壓力再次升高超過預充氣體壓力時，部分介質將進入氣囊，壓縮氣囊與罐體之間的氣體，氣體的壓縮壓力增加。當壓力增加到與系統壓力相同的水平時，介質停止進入。相反，當系統壓力下降時，系統中的介質壓力低于袋與罐體之間的氣體壓力，袋中的水就會被氣體擠出補充系統，使系統壓力升高，直至系統工作介質壓力等于袋與罐體之間的氣體壓力，袋內的水不再由外部系統供給，保持動態平衡。

在結構上，隔膜式氣壓罐是由鋼殼和橡膠隔膜內罐組成的儲能裝置。橡膠隔膜將水室和空氣室完全分開。當外壓水充入隔膜式氣壓水罐內罐時，罐內密封的空氣被壓縮。根據博伊爾氣體定律，壓縮氣體體積變小，壓力增大，儲存能量，壓縮氣體的膨脹可以將橡膠隔膜中的水壓出罐外。普通的氣壓罐沒有橡膠隔膜襯里，而是直接在罐內壁使用環氧樹脂等環保材料，防止腐蝕。工作原理相同，由空氣壓縮控制。