單機頭螺桿式冷水機組是傳統形式，其制冷范圍為120～1300kW。它是由螺桿壓縮機、蒸發器、冷凝器、油分離器、控制箱、啟動柜等主要部件組成。其主要工作原理如下:

制冷循環：根據能量調節閥的位置，壓縮機按一定比例從蒸發器中吸入制冷劑蒸氣，壓縮機的吸入降存的制冷劑在低溫下汽化，制冷劑汽化所需的熱量來自蒸發器管子中流動的水。被吸收了熱量的水溫度降低后送人空調系統。制冷劑吸收水的熱量后變成制冷劑蒸氣進入壓縮機。經壓縮后，制冷劑的溫度提高，使排出的制冷劑蒸氣溫度高于冷凝器中冷卻水的溫度，因此，制冷劑蒸氣將熱量排放給冷卻水后變為液體。液體制冷劑經過過冷器和節流閥進入蒸發器，繼續進行循環。

電動機冷卻循環：電動機冷卻循環是依靠來自冷凝器底部的液態制冷劑，其流動是依靠電動機運轉產生的壓差。制冷機通過截止閥、干燥過濾器和視鏡，經過電動機孔板后進入電動機。電動機孔板的功能是控制流到轉子和軸向排氣口之間的制冷劑量。制冷劑在電動機殼體的底部聚集起來，通過電動機冷卻排液口流到蒸發器內。

單機頭機組主要應用在負載較為穩定、機組常年運行的場合，或在大中型空調中與離心式機組配合使用。