L’eau de refroidissement réchauffée est conduite dans la tour de refroidissement pour ensuite être répartie homogènement sur la surface de ruissellement (échangeur de chaleur). Elle ruissèle alors vers le bas de l’échangeur de chaleur pour être collectée dans le bassin de récupération d’eau pendant qu’un ventilateur aspire l’air pour qu’il traverse la tour de refroidissement à contre-courant.
Ce mélange optimalisé air/eau ruisselante permet l’évaporation d’env. 2 % de la quantité d’eau de refroidissement, l’eau refroidissant alors par la chaleur absorbée par l’évaporation et, en fonction du point de fonctionnement, par convection supplémentaire. La température de l’eau la plus froide pouvant être atteinte ne dépend pas uniquement de la température sensible de l’air, mais aussi de la teneur en vapeur d’eau (exprimée par la température limite de refroidissement ou la température bulbe humide).
Dans les périodes de froid, on peut ainsi atteindre des températures de l’eau en partie inférieures à la température de l’eau du robinet. Pendant la période chaude, alors que l’humidité de l’air est élevée, la température bulbe humide peut atteindre des valeurs allant de 18 °C - 21 °C en Europe centrale. Cela donne donc des températures de l’eau de 22 °C à 25 °C en fonction de la taille de la tour de refroidissement. Plus l‘on veut se rapprocher de la température bulbe humide, plus la tour de refroidissement doit être grande.
Afin de dimensionner une tour de refroidissement économiquement, la distance limite de refroidissement (distance entre la température bulbe humide et la température de l‘eau froide) ne doit pas être inférieure à 4 °C.