集中的制冷站对空调用户供应冷量时，常以水作为传递冷量的介质，通过泵和管道将制冷系统产生的冷量输送给空调用户。使用后的回水又经过管道(泵)返回蒸发器中，如此循环，构成一个冷冻水系统。夏季时空调房间的温度维持在24℃。是通过不断地送入18℃的冷风到室内来实现的。而18℃的冷风是在空调机房中利用空调机组集中处理出来的，这个过程中需要用到7℃的冷冻水来对空气进行冷却。制冷机房中制冷机组的任务就是不断生产7℃的冷冻水并提供给空调机组，由此形成冷冻水系统。此外，对于水冷式的制冷机需要利用冷却水将制冷机吸取的热量散发出去，为了让冷却水得以循环使用，节约用水，减少空调设备的运行费用，还离不开包含冷却塔等设备在内的冷却水系统。
根据供水方式不同，冷却水系统可分为直流供水系统和循环供水系统。直流供水系统是直接利用自来水、地下水、湖泊、江河或水库中的水，用泵输送到相关设备中吸收热量，直流供水系统使用效果好，但耗水量大。《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范》中明确指出，由于节水和节能要求，除采用地表水作为冷却水的方式外，冷却水系统不允许直流。
从冷水机组冷凝器送出的冷却水，经水泵加压送至冷却塔，经布水器将水喷洒下来，与空气接触进行热湿交换，温度降低。冷却后的水进入冷却塔底部的水槽，通过连接管道及循环水泵抽回冷水机组冷凝器，完成循环。城市的水资源缺乏，而冷却水的用量比较大，因而目前民用建筑集中式空调中，大量采用循环冷却水系统。
由于冷却水量非常大，应充分考虑节约能量和水资源，降低冷水机组运行费用。按照《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范》第8，6，1条的规定，空调系统的冷却水应循环使用，技术经济比较合理且条件具备时。可利用冷却塔作为冷源设备使用。
