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水冷式中央空调的核心是冷水机组。机组通过压缩机做功，把制冷剂压缩、冷凝、节流、蒸发，循环往复。在这个过程中，制冷剂在蒸发器侧吸收冷冻水的热量，使冷冻水降温。降温后的冷冻水被送到各个房间的风机盘管或空调箱，吹出冷风，实现室内降温。
制冷剂在冷凝器侧需要放热，这个热量必须排走。冷却塔的作用是帮助冷水机组把冷凝器的热量散到大气中。冷却水在冷凝器中吸收制冷剂的热量后温度升高，被水泵送到冷却塔，在塔内通过填料和风机的作用，把热量散发到空气中，水温降低后再送回冷凝器循环使用。
一套典型的水冷中央空调系统有三路水循环：
冷冻水循环：冷水机组→末端空调设备→回到冷水机组，负责把冷量送到房间。
冷却水循环：冷水机组冷凝器→冷却塔→回到冷凝器，负责把热量带到塔里排掉。
冷却塔内部的喷淋水循环：水洒在填料上，与空气换热后落回集水盘，循环使用。
如果没有冷却塔，冷凝器的热量排不出去，制冷剂就无法冷凝，整个制冷循环就会失效。冷却塔的散热能力直接影响冷水机组的制冷效率。
按冷却介质是否与空气接触，冷却塔分为开式和闭式。开式塔结构相对简单，闭式塔水质洁净、维护量较小。两者都与冷水机组配套使用，在结构和运行方式上各有特点。
冷却塔和空调系统的关系，类似于“散热器”和“制冷机”的关系。空调负责把室内热量搬到冷凝器，冷却塔负责把冷凝器的热量搬到室外。两者配合，才能让空调持续稳定地制冷。
