水冷式直接膨脹機組從房間吸取的熱量通過內置水冷冷凝器傳輸到製冷劑中。冷卻水可以由供水管道、冷卻塔或者水井供應,或者在一個帶有外置乾冷器的密封回路中運行。但是在改種情形下，冷卻水通常採用抗凍的水和乙二醇的溷合物代替常用的製冷劑。該機組適用于有集中冷卻水系統的場所。機組能效比風冷式機組高，因此更節能；機組安裝不受室外場地限制。