為減少水耗，水冷式冷凝器的冷卻水通常循環使用。為此，需設置冷卻塔，并將冷凝器的水通道與冷卻塔、冷卻水泵用管道串接組成冷卻水循環系統。冷卻水在冷凝器中吸收制冷劑冷凝釋放的熱量升高溫度后，經水泵加壓送至冷卻塔在空氣中蒸發冷卻降溫，然后再返回冷凝器吸熱。

現在采用較多的是機械德州通風逆流式冷卻塔。它主要由塔體、風機及配用電動機、噴水器和填料層等部件組成。冷凝器出水在水泵作用下，經塔體中央的進水管進入噴水器，均勻向下噴淋至填料層，沿填料層中的縫隙貼著填料表面成薄膜狀緩慢向下流動。塔體外部空氣則在風機作用下，從塔體下部四周的導風板被吸入塔內，并沿填料層縫隙以一定流速向上流動，與水充分接觸進行熱濕交換。

有一部分水蒸發成水蒸氣進入空氣，帶去水的汽化潛熱。同時水還通過對流換熱方式向溫度較低的空氣放熱。因此，水被冷卻降溫，被冷卻的水從填料層流至下部集水池內，再從水池下部的出水管送回冷凝器循環使用。空氣則從塔頂排出，并帶走水冷卻所釋放的潛熱和顯熱。為盡量減少排出的空氣夾帶走水滴，在塔體上部設置有擋水板，使水氣分離。有些冷卻塔在填料層上方設有能轉動的噴淋式布水器，可使水更均勻地散布于整個塔內的流通截面，以充分發揮冷卻效果。集水池內設有浮球閥，與補給水管相連，可適時自動補充因水蒸發而減少的水量。一般水的補給量約為循環水量的1%~3%。