集中的制冷站對空調用戶供應冷量時，常以水作為傳遞冷量的介質，通過泵和管道將制冷系統產生的冷量輸送給空調用戶。使用后的回水又經過管道(泵)返回蒸發器中，如此循環，構成一個冷凍水系統。夏季時空調房間的溫度維持在24℃。是通過不斷地送入18℃的冷風到室內來實現的。而18℃的冷風是在空調機房中利用空調機組集中處理出來的，這個過程中需要用到7℃的冷凍水來對空氣進行冷卻。制冷機房中制冷機組的任務就是不斷生產7℃的冷凍水并提供給空調機組，由此形成冷凍水系統。此外，對于水冷式的制冷機需要利用冷卻水將制冷機吸取的熱量散發出去，為了讓冷卻水得以循環使用，節約用水，減少空調設備的運行費用，還離不開包含冷卻塔等設備在內的冷卻水系統。
根據供水方式不同，冷卻水系統可分為直流供水系統和循環供水系統。直流供水系統是直接利用自來水、地下水、湖泊、江河或水庫中的水，用泵輸送到相關設備中吸收熱量，直流供水系統使用效果好，但耗水量大。《民用建筑供暖通風與空氣調節設計規范》中明確指出，由于節水和節能要求，除采用地表水作為冷卻水的方式外，冷卻水系統不允許直流。
從冷水機組冷凝器送出的冷卻水，經水泵加壓送至冷卻塔，經布水器將水噴灑下來，與空氣接觸進行熱濕交換，溫度降低。冷卻后的水進入冷卻塔底部的水槽，通過連接管道及循環水泵抽回冷水機組冷凝器，完成循環。城市的水資源缺乏，而冷卻水的用量比較大，因而目前民用建筑集中式空調中，大量采用循環冷卻水系統。
由于冷卻水量非常大，應充分考慮節約能量和水資源，降低冷水機組運行費用。按照《民用建筑供暖通風與空氣調節設計規范》第8，6，1條的規定，空調系統的冷卻水應循環使用，技術經濟比較合理且條件具備時。可利用冷卻塔作為冷源設備使用。
