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冷水机制冷系统采用R12或R22做制冷剂。制冷剂经由压缩机压缩形成高温高压气体态状，流经冷凝器进行冷却，形成常温高压液体态状。（冷却方式有二种：一种是由强制流动的空气冷却；另一种则是利用散热水使之冷却。）冷凝后的制冷剂液体通过干燥过滤器除去混入系统中的水分与杂质，再由膨胀阀或毛细管（压力调节器）降压形成低压低温气态制冷剂（其中也有少量的制冷剂液体已蒸发）。这种低压气态制冷剂进入蒸发器后马上开始进行吸热工作（即制冷），从而得到温度极低（3℃左右，温度可根据对方需求任意设置）的冷却水，再由水泵将此冷却水运送至负载，制冷剂蒸发吸热后又被压缩机吸入，再开始下一个制冷循环。

冷水机将自来水冷冻后，由冷水机配置的水泵将冷冻水运送至负载，达到降温目的，冷冻水流经负载后又回到冷水机内水箱，再开始下一个制冷降温循环。