Water Chiller merupakan sebuah alat yang berfungsi untuk mendinginkan air menggunakan prinsip siklus refrigerasi, air dingin hasil produk Water Chiller dapat dimanfaatkan dalam banyak hal seperti HVAC pada bangunan maupun sebagai air pendingin pada komponen atau peralatan lain seperti ORC. Nanopartikel banyak digunakan untuk meningkatkan kinerja sistem termal karena zat ini dapat meningkatkan sifat termofisika fluida. Penelitian ini memanfaatkan nanopartikel untuk meningkatkan kinerja termal sistem refrigerasi berbasis R22. Pada percobaan ini CuO dipilih sebagai nanopartikel dengan variasi 0 %, 0,2%, 0,4%, 0,6% berdasarkan konsentrasi berat dan beban heater 0W, 1000W dan 2000W. Kinerja siklus dengan nanopartikel menunjukkan bahwa kapasitas evaporator meningkat berturut-turut 13.3%, 9.76%, dan 13.47%. konsumsi energi menurun berturut turut 3.26%, 3.22%, dan 3.76%. nilai COP secara teoritis meningkat 12.72%, 21.18%, 25.52%. dan nilai COP secara aktual meningkat berturut-turut 17.15%, 13.43%, dan 17.9%. Hasil terbaik diperoleh dengan fraksi massa 0,6% dari refrigeran.