Холодильных машины криоконцентраторов отличаются от обычных систем наличием внутренней рекуперации теплоты, при этом собственно охлаждение необходимо только для осуществления процесса разделения льда и сконцентрированного раствора.
Принцип рекуперации теплоты в процессах разделения методами кристаллизации влаги в растворах представлен на рисунке. Холодильный агрегат ХА1 отводит теплоту кристаллизации Qкр при переменной температуре Ткр. При этом затрачивается работа L1. для плавления кристаллов вымороженного льда необходима теплота Qпл при температуре Тпл, близкой к Т=273 К. Эта теплота подводится при промежуточной конденсации холодильного агента. Теплота Qкр+L1–Qпл, которая не может быть отведена от холодильного агента в плавителе, отводится при помощи холодильного агрегата ХА2, трансформирующего его окружающей среде при температуре То.с.
Эффективность применения такой специализированной установки может быть в первом приближении оценена по энергетическим показателям идеализированного цикла. При Qкр≈Qпл и среднеинтегральной температуре 
по формуле
где ΔЕх – затраты энергии о идеализированном цикле обычного холодильного агрегата при отводе теплоты Qкр; ΔЕр – затраты энергии в идеализированном цикле холодильного агрегата разделительной вымораживающей установки; ΔТпл, ΔТкр – разность температур в процессах теплообмена в плавителе и кристаллизаторе.