分为类似于喷水冷却池的开放式冷却塔和具有较高通风筒的风筒式冷却塔两种类型。

适用于冷却水量大于1000m³/h。温、湿度和冷、热水温差不高的冷却处理工艺过程中。自然通风冷却塔风吹水量损失小，效率稳定，维护简单，受场地建筑面积影响小，但投资较高，施工技术复杂，冬季维护较困难^[1] 。

自然通风冷却塔一般淋水装置设在冷却塔筒身内部，空气自下而上与淋水流向相反，称逆流通风。也有淋水装置设在塔下部筒身外边，空气横向流过淋水再进入简身的冷却塔，称横流通风。淋水有呈点滴状和薄膜状两种。大型自然通风冷却塔多用钢筋混凝土建造，外形大多为双曲线筒型。自然通风运行费用，但基建投资较高^[2] 。

以圆形逆流式冷却塔的工作过程为例：热水自主机房通过水泵以一定的压力经过管道、横喉、曲喉、中心喉将循环水压至冷却塔的播水系统内，通过播水管上的小孔将水均匀地播洒在填料上面；干燥的低焓值的空气在风机的作用下由底部入风网进入塔内，热水流经填料表面时形成水膜和空气进行热交换，高湿度高焓值的热风从顶部抽出，冷却水滴入底盆内，经出水管流入主机。

一般情况下，进入塔内的空气、是干燥低湿球温度的空气，水和空气之间明显存在着水分子的浓度差和动能压力差，当风机运行时，在塔内静压的作用下，水分子不断地向空气中蒸发，成为水蒸气分子，剩余的水分子的平均动能便会降低，从而使循环水的温度下降。

从以上分析可以看出，蒸发降温与空气的温度（通常说的干球温度）低于或高于水温无关，只要水分子能不断地向空气中蒸发，水温就会降低。但是，水向空气中的蒸发不会无休止地进行下去。当与水接触的空气不饱和时，水分子不断地向空气中蒸发，但当水气接触面上的空气达到饱和时，水分子就蒸发不出去，而是处于一种动平衡状态。蒸发出去的水分子数量等于从空气中返回到水中的水分子的数量，水温保持不变。由此可以看出，与水接触的空气越干燥，蒸发就越容易进行，水温就容易降低^[3] 。