依空氣與水的相對流路方向，冷卻水塔基本上又可分為反向流型(俗稱逆流式或反流式，如圖1~3所示)及交叉流型(俗稱橫流式或交流式，如圖7所示)，空氣與水于塔內進行熱質傳交換的過程中，當空氣與水成相反方向流動者，此稱為逆流式冷卻水塔，而空氣與水成垂直方向流動者，此稱為交流式冷卻水塔。
常見之逆流式冷卻水塔多應用于圓型塔狀結構，圓形塔狀結構之冷卻水塔多為單一型設計(但有時亦為雙機型設計)，主要原因是圓形塔狀結構具有環型之入風口，入風量大，因此效率亦會較高，圓形者可考慮多風扇組合，亦可達到充分的空間利用。方形冷卻水塔較具模塊功能，通常可做為多單元組合型，配合房屋空間利用，方形適合多單元組合排列成一直線，這對空間的利用具有極大優勢，所占面積相對較小。一般方形之空氣入口設于下方兩側，逆流式方形冷卻水塔受入風口的限制多屬小噸位型，大噸位型則以交流式為主。逆流式冷卻水塔之空氣主要由散熱填料下方向上流動，淋水則由上方受重力向下流動形成與空氣逆向流動，逆向流具有高熱交換系數，原因是當水越接近下方，越接近空氣入口，此時之空氣含濕量亦較低，濕球溫度相對亦較低之故，即使接近出口之較低溫水亦能持續散熱致空氣中，而于空氣接近出口處，空氣因吸濕的緣故溫度較空氣入口提高許多，然而此處亦即為水的入口處(接近撒水處)，水溫亦相對較高，因此水的熱能仍可持續傳送至空氣中，逆向流冷卻水塔之空氣濕球溫度與水溫之相對變化圖如圖8所示，水溫與空氣始終可保持一定之溫差，因此熱交換效率較高。
交流式冷卻水塔市面上主要設計為方形，亦有圓形之設計，形狀的差異主要是考量場地空間的安排，以方形較容易安置，方形交流式冷卻水塔空氣由水塔側方流入，與重力向下流之撒水成垂直，由于水塔兩側面積大，空氣入口相對截面積亦較大，因此此型設計多為大噸位型式；交流式冷卻水塔之填料通常安裝成與水平成一頃斜角度，原因是空氣入口流動方向會使水滴向內流動；由于交流型冷卻水塔熱交換區域位于兩側，抽風扇下方乃設計為中空型式，空氣由兩側向中心之空間流動，最后再由上端之風扇抽離，因此交流型均屬抽風式冷卻水塔。方形交流式冷卻水塔最大的優點是空間的布置較容易，具有較佳之模塊能力，可于另一側邊多組并列仍不影響空氣進口側邊風道；交流型的另一項優點是飛濺損失量較少，當空氣由兩端流入中心空間后須由近乎水平轉為向上，具有慣性力之水滴較難轉向而隨風扇流出。不過交流型冷卻水塔水溫分布不均(見圖9所示)以及單位傳熱面積之傳熱效果較低是其缺點，位于水塔近于入風口兩端側邊水溫最低，且水流向下使得外側低溫之水始終與低溫之入口空氣接觸，而位于水塔較內側之冷卻水所接觸之空氣均為空氣之下游端，空氣越接近下游端其含濕量越高，因此濕球溫度越高，此時所能吸收冷卻水之蒸氣量較有限，所以內側水溫亦相對較外側高些。顯然內側傳熱填料之熱傳量較外側傳熱填料略差，因此水溫分布不均時整體之冷卻能力也會些微降低。
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