Чиллер работает по принципу сжатия или поглощения пара. Чиллеры обеспечивают непрерывный поток охлаждающей жидкости на холодную сторону системы технологической воды при желаемой температуре около 50°F (10°C). Затем охлаждающая жидкость прокачивается через процесс, отводя тепло из одной части объекта (например, машин, технологического оборудования и т. д.), когда оно течет обратно на обратную сторону системы технологической воды.

Чиллер использует механическую систему охлаждения с компрессией пара, которая соединяется с системой технологической воды через устройство, называемое испарителем. Хладагент циркулирует через испаритель, компрессор, конденсатор и расширительное устройство чиллера. В каждом из вышеперечисленных компонентов чиллера происходит термодинамический процесс. Испаритель действует как теплообменник, в котором тепло, захваченное потоком технологического охлаждающего вещества, передается хладагенту. В процессе теплопередачи хладагент испаряется, превращаясь из жидкости низкого давления в пар, а температура технологического хладагента снижается.

Затем хладагент поступает в компрессор, который выполняет множество функций. Во-первых, он удаляет хладагент из испарителя и гарантирует, что давление в испарителе остается достаточно низким для поглощения тепла с нужной скоростью. Во-вторых, он повышает давление выходящих паров хладагента, чтобы его температура оставалась достаточно высокой для выделения тепла при достижении конденсатора. Хладагент возвращается в жидкое состояние в конденсаторе. Скрытое тепло, выделяемое при переходе хладагента из пара в жидкость, уносится из окружающей среды охлаждающей средой (воздухом или водой).