در هسته یک سیستم خنک‌کننده آب قابل حمل-انتقال گرما از طریق چرخه تغییر فاز یک مبرد انجام می‌شود. فرآیند عملیاتی آن در درجه اول به تعامل هم افزایی بین سیستم تبرید و سیستم گردش آب متکی است. به طور خاص، می توان آن را به سه مرحله کلیدی تقسیم کرد: جذب گرما، انتقال حرارت و تحویل خنک کننده.
یک چرخه تبرید تک مرحله‌ای شامل مبرد است که به طور متوالی چهار فرآیند را در سیستم تبرید انجام می‌دهد: فشرده‌سازی، تراکم، دریچه گاز و تبخیر. جزء مرکزی مرحله تراکم کمپرسور است که وظیفه فشرده سازی مبرد را دارد. کمپرسور مبرد گازی با دمای پایین و فشار کم{4} را از اواپراتور می کشد و از طریق کار مکانیکی، آن را به مبرد گازی با دمای بالا و فشار بالا تبدیل می کند. این مبرد گازی با دمای بالا و فشار بالا سپس وارد کندانسور می‌شود و در آنجا توسط یک محیط خنک‌کننده خنک می‌شود و به مبرد مایع تبدیل می‌شود. مبرد مایع با فشار بالا از یک دستگاه دریچه گاز عبور می کند، تحت افت فشار قرار می گیرد و به مخلوطی از مایع و گاز با دمای پایین و فشار کم تبدیل می شود. این مبرد با دمای پایین و فشار پایین وارد اواپراتور می‌شود، گرما را از آب در گردش جذب می‌کند و تبخیر می‌شود و به حالت گازی با دمای پایین و فشار پایین باز می‌گردد و در نتیجه مرحله جذب گرما تکمیل می‌شود.
به طور کلی، زمانی که دمای تبخیر مورد نیاز در محدوده -25 درجه تا -50 درجه باشد، باید از یک سیستم کمپرسور دو مرحله‌ای برای تبرید استفاده شود. در یک سیکل تبرید دو مرحله‌ای، فرآیند فشرده‌سازی در دو مرحله مجزا انجام می‌شود: بخار مبرد از اواپراتور ابتدا وارد سیلندر فشار کم- می‌شود، جایی که به فشار متوسط فشرده می‌شود. پس از سرد شدن میانی، به سمت سیلندر فشار قوی می رود، جایی که قبل از ورود به کندانسور تا فشار میعان فشرده می شود. خنک‌کننده میانی از مقدار کمی مبرد مایع استفاده می‌کند{10}}که گرما را در فشار میانی تبخیر کرده و جذب می‌کند{11}}تا بخار فوق‌گرم خارج شده از مرحله فشار پایین{13}}را خنک کند و در نتیجه دمای مکش را برای مرحله فشار بالا کاهش دهد. اصل کار کندانسور تبخیری شامل ورود مبرد گازی با دمای بالا به کویل کندانسور است. تبادل حرارت بین دیواره های سیم پیچ و آب پاشیده شده به قسمت بیرونی سیم پیچ ها به کمک جریان هوا رخ می دهد. همانطور که گاز مبرد طول سیم پیچ را طی می کند، دمای آن کاهش می یابد و باعث می شود که به تدریج از حالت گازی به حالت مایع تبدیل شود.
