冷水機工作原理是采用蒸汽壓縮式制冷，即利用制冷劑在汽化時吸熱，蒸汽凝結是放熱的原理進行制冷。在制冷技術中，蒸發與冷凝是兩個比較關鍵的環節，如果這兩個因素處理非常完美，對于冷水機的性能有著極大的提高。
冷水機的蒸發是指制冷劑達到沸騰時變為氣態的過程，在此過程中會伴隨大量吸熱效果，此過程在蒸發器中進行，蒸發器中的水被制冷劑大量吸熱，散失大部分的熱量，變為低溫冷凍水，供設備或產品降溫冷卻，液態制冷劑在蒸發汽化時的溫度被稱為蒸發溫度。而冷凝則恰恰相反，冷凝是一個放熱的過程，是指將經過壓縮的氣態制冷劑冷卻到等于或低于飽和溫度，使之由蒸汽狀態轉換為液態，在此過程中伴隨大量的放熱，所散發的熱量由冷卻塔提供的水或空氣帶走，此過程在冷凝器中完成，氣態制冷劑在凝結時的溫度被稱為冷凝溫度。
隨著工業技術突飛猛進，人們對產品的要求越來越高，為了提高生產效率，改善產品質量，降低生產成本，在生產過程中的溫度控制要求越來越高，適當穩定的溫度對改善產品外觀及成型率有著非常重要的作用，可以有效降低次品的產生率。一般地水冷卻（自然水或冷卻塔散熱）不能達到高精度、高效率控制溫度的目的，因為自然水或冷卻塔散熱都不可避免地受到自然氣溫的影響，夏天溫度高冬天溫度低，如果氣溫在30℃的情況下，要使水溫達到10℃，受環境溫度影響，這幾乎是不可能的，冷水機與一般用水冷卻設備不同，冷水機具有完全獨立的制冷系統，不受外界環境溫度的影響，水溫在5℃～30℃范圍內調節控制，可以達到高精度、高效率控制溫度的目的。冷凍機設有獨立的水循環系統，冷水機內的水循環使用，可大量節約用水資源。
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