工業冷水機組系統的運作是通過三個相互聯系的系統來工作的：制冷劑循環系統、水循環系統、電器自控系統。
制冷循環
蒸發器中的液態制冷劑吸收水中的熱量并開始蒸發，最終制冷劑與水之間形成一定的溫度差，液態制冷劑亦完全蒸發變為氣態，后被壓縮機吸入并壓縮（壓力和溫度增加）,氣態制冷劑通過冷凝器（風冷/水冷）釋放熱量，凝結成液體。通過膨脹閥（或毛細管）節流后變成低溫低壓制冷劑進入蒸發器，完成制冷劑循環過程。
水循環
水泵負責將水從水箱抽出泵到用戶需冷卻的設備，冷凍水將熱量帶走后溫度升高，再回到冷凍水箱中。
電器自控
包括電源部分和自動控制部分。
電源部分是通過接觸器，對壓縮機、風扇、水泵等供應電源。
自動控制部分包括溫控器、壓力保護、延時器、繼電器、過載保護等相互組合達到根椐水溫自動啟停，保護等功能。
風冷式工業冷水機一般為整體機，及蒸發器、壓縮機和冷凝器做在一起。對于稍大功率的風冷式工業冷水機，則需要考慮其工作時冷凝器散熱風扇的散熱問題。在空調廠房里應用，整體機需要設置排風道將散熱風扇吹出的熱量引到室外。
風冷式工業冷水機也可以做成分體式，將冷凝器直接放到室外去（稱室外機），蒸發器和壓縮機放在室內（稱室內機）。但考慮冷媒在冷凝器和蒸發器間傳送過程中的吸熱等問題，室內機和室外機間的距離最好控制在6米以內，另外，輸送冷媒的銅管需要做保溫處理。風扇的供電電纜及控制電纜可以和銅管一起布線走，這樣空調廠房只需開洞穿管即可。
對于應用小流量及小散熱量風冷式冷水機的工業應用場合，一般選用整體式直接使用，此時可不用考慮其散熱問題。對于大流量和大散熱量的風冷式冷水機，可選用分體式。
風冷式冷水機其冷凝器冷卻效果受外界環境季節氣候的變化略有影響，而水冷式冷水機，采用水塔散熱效果較穩定，其缺點是需設置水塔，可移動性差。
