اين نوع برج ها، ساختمان هايي هستند، قائم (با ارتفاع نسبتاً زياد) به صورت استوانه اي، مخروط ناقص كه از پوسته هاي فلزي يا بتني و با سطح جانبي مسدود تشكيل شده اند، كه بر روي تعدادي ستون قائم يا مورب با بلندي نسبتاً زياد (تا حدود 20 متر) قراردارند. اساس كار اين برج ها عبارت است از استفاده از قانون فيزيكي حاكم در دودكش ها، يعني جريان يافتن هوا از ناحيه پرفشار به ناحيه كم فشار.

استفاده از برج هاي خنك كن طبيعي نسبت به نوع مكانيكي، داراي مزاياي زير مي باشد:

1. هزينه كم بهره برداري؛ زيرا نياز به انرژي خاص نداشته و براي بهره برداري از آن نيازي به نصب، تعميرو نگهداري خاصي نيست.
2. هميشه آماده بهره برداري است و احتياج به متوقف كردن و تعميرات دوره اي ندارد.
3. براي ظرفيت هاي بسيار زياد سرمايش، مناسب است.

در اين قسمت مكانيزم كار اين نوع به طور مختصر شرح داده مي شود:

آب گرم از قسمتهاي پايين اين برج ها، به جريان درآمده و مقداري از گرماي آن به هواي مجاور منتقل شده، باعث گرم شدن و درنتيجه سبك شدن هوا مي گردد. هواي گرم شده در اثر سبكي وزن به ارتفاعات بالاتر در داخل برج منتقل مي شود و به اين ترتيب هواي سبك در ارتفاعات بالا و هواي سنگين در ارتفاعات پايين قرار مي گيرد كه عامل جريان يافتن هوا از پايين به بالاست. براي آنكه هواي سردي كه در ارتفاعات پايين و در سطح زمين، در اطراف برج وجود دارد، بتواند در اين جريان هوايي شركت نمايد، قسمتهاي پايين ساختمان برج در سطح جانبي باز است و دراين قسمت فقط ستونهاي برج قرار دارند. در زير تصاويري از اين نوع برجها آورده شده است.

شكل 1 - تصويري از Cooling towerهاي طبيعي مورد استفاده در صنعت

شكل 2 - تصويري از Cooling tower هاي طبيعي مورد استفاده در صنعت

شكل 3 - تصوير بالا داخل يك Cooling tower طبيعي را نشان مي دهد.

ميزان جريان هواي برقرار شده در سيستم فوق از يك طرف به اختلاف فشار در بالا و پايين برج و از طرف ديگر به سطح مقطع ورودي برج بستگي دارد و براي ايجاد اختلاف فشار در بالا و پايين برج بايستي ارتفاع آن را به نسبت تغيير داد و براي ازدياد سطح مقطع برج بايستي قطر پايه را اضافه نمود. به اين ترتيب با تغيير دادن دو پارامتر فوق مي توان ظرفيت سرمايشي برج را متناسب با نياز كارخانه افزاش يا كاهش داد.
بطوركلي با افزايش ارتفاع و قطر پايه برج خنك كن طبيعي كارايي آن بالا مي رود و ظرفيت سرمايشي آن افزايش مي يابد.
نسبت افزايش قيمت ساخت برج به مراتب كمتر از افزايش راندمان برج است و به همين جهت امروزه ساخت برج هاي عظيم بسيار اقتصادي تر از نوع كوچك آن مي باشد.