Industriële koelmachines functioneren doorgaans als complete, op zichzelf staande,-gesloten-lussystemen. Deze systemen bestaan uit een koelunit, een condensor, een circulatiepomp, een expansieklep, een stroomafsluit-uitschakelaar, een interne koud-tank voor koud water en een temperatuurregelstation. De interne tank zorgt voor een stabiele koude-watertemperatuur en voorkomt temperatuurpieken. Industriële koelmachines met gesloten-lus recirculeren vloeistof-of het nu gaat om schoon water of water dat is behandeld met conditioneringsadditieven-bij een constante temperatuur en druk, waardoor de stabiliteit en herhaalbaarheid van de koelapparatuur en -instrumenten worden verbeterd. De koelvloeistof stroomt van de koelmachine naar de specifieke toepassing die koeling vereist, en keert vervolgens terug naar de koelmachine.
Als het temperatuurverschil tussen het inlaat- en uitlaatwater aanzienlijk is, wordt een grote externe watertank gebruikt om het gekoelde water op te slaan. In dit scenario stroomt het koelwater niet rechtstreeks van de koelunit naar de toepassing; in plaats daarvan wordt het naar de externe tank geleid, die fungeert als een "thermische buffer". Deze externe koudwatertank- is aanzienlijk groter dan de interne tank in standaardunits. Gekoeld water wordt uit de externe tank gehaald om de toepassing te voeden, en het verwarmde retourwater uit de toepassing stroomt terug naar de externe tank in plaats van rechtstreeks naar de koelunit.
Een minder gebruikelijke configuratie omvat industriële koelmachines met open-lus, die in combinatie met een open tank of put werken om de vloeistoftemperatuur continu te laten circuleren en regelen. Vloeistof wordt uit de tank gehaald, door de koeleenheid gepompt en teruggevoerd naar de tank. Een instelbare thermostaat bewaakt de vloeistoftemperatuur en activeert indien nodig de koelcyclus van de koelmachine om een constante temperatuur in de tank te handhaven.
Een van de recente ontwikkelingen in de industriële koelmachinetechnologie betreft het gebruik van luchtkoeling in plaats van waterkoeling. In deze configuratie stoot de condensor de warmte van het koelmiddel rechtstreeks af in de omgevingslucht, in plaats van te vertrouwen op koelwater dat door een koeltoren wordt aangevoerd. Deze innovatie kan resulteren in een energiebesparing van meer dan 15% en zorgt voor een aanzienlijke vermindering van de fysieke voetafdruk van de koelmachine, omdat er geen koeltoren, condensorwaterpompen en bijbehorende leidingen nodig zijn. Bovendien kan het gebruik van lucht-gekoelde condensors leiden tot een aanzienlijke vermindering van het algehele geluidsniveau.
Hoewel de meeste industriële koeleenheden afhankelijk zijn van koelcycli op basis van koelmiddel-, maken sommige gebruik van eenvoudigere technologieën-zoals lucht of water-waarbij vloeistof door koelspiralen circuleert om de temperatuur te regelen. Water is het meest gebruikte koelmedium in koelprocessen, hoewel ook vaak koelmengsels (doorgaans water vermengd met antivries of warmteoverdrachtsadditieven om de thermische efficiëntie te verbeteren) worden gebruikt.
