離心式冷水機組是將離心式壓縮機、蒸發器、冷凝器及節流機構等設備組成一個整體，這樣可以使設備緊湊，節省占地面積。以單級離心式冷水機組為例，制冷壓縮機的轉子通過增速器由電動機帶動。機組運行時，離心式壓縮機通過吸氣管從蒸發器中抽吸制冷劑蒸氣，經壓縮機壓縮后的高壓蒸氣進入冷凝器中，被冷卻水冷凝，冷凝后的制冷劑液體再經高壓浮球閥節流后進入蒸發器，吸收冷水的熱量使其得到冷卻。

由于離心式壓縮機的結構及工作特性，它的輸氣量一般希望不小于2500 m3/h，因此決定了離心式冷水機組適用于較大的制冷量，單級容量通常在581.4kW (50X 10?kcal/h)以上，目前世界上最大的離心式冷水機組的制冷量可達35000 kW (3000 X 10?kcal/h )。

此外，離心式冷水機組工況范圍較狹窄。單級離心式制冷機中，冷凝壓力不宜過高，蒸發壓力不宜過低。冷凝溫度一般控制在40℃左右，冷凝器進水溫度一般在32℃以下，蒸發溫度大致在0℃~10℃之間，用得最多的是0℃ ~5℃ 。蒸發器出口冷水溫度一般為5℃~7℃左右。

在空調工況時，離心式制冷機的蒸發壓力低于大氣壓力，對壓縮機的密封性要求較高，所以離心式壓縮機制成半封閉式，其額定轉速為7780r/min。機組中的電動機為密閉式，同壓縮機的機殼直接連接，因而省去了軸封裝置，減少了泄漏和磨損部件.電動機的外殼用冷水進行冷卻。我國生產的一種離心式冷水機組為雙筒式，冷凝器裝在蒸發器上面，其間的距離正好可以裝浮球閥室。壓縮機、增速齒輪箱和電動機組成半封閉式，并以油箱為底座。這種離心式冷水機組以R134a為制冷劑，蒸發溫度為4℃，冷凝溫度為38℃，制冷量為872kW。