在冬季，由于冷卻塔結構周圍的冰凍，它的運行變得明顯復雜化，特別對布置在嚴寒的氣候條件下的冷卻塔尤其是這樣。當冷卻塔周圍冰凍時，由于在其上結冰，附加負荷，使灑水裝置變形和玻壞而造成事故。冰凍現象一般在外界空氣達到-10℃時開始，且常常發生在進入冷卻塔的冷空氣與較少溫水接觸的地方。在進風口，從圍護結構流下的水結成一根根冰柱,然后凍結成密實的冰寓子,把整個進風口封住。布置在進風口的淋水裝置的柱子同樣是強烈冰凍的中心。

為了防止冰頭，柱子應當遠離進風口，處于塔的縱深不得于1.2米。當進風口形成冰簾子時，進入冷卻塔的空氣量急劇減少，且冷卻水溫度升到28~30℃。此外，淋水裝置上嚴重冰凍，會使建筑結構產生危險的振動。進入冷卻塔內部的冷空氣，能使柱子和淋水裝置框架上結冰，且主要發生在低淋水密度的地方。內部結冰是危險的，因為嚴重成霧，只是在淋水裝置被破壞以后才可能發現。因此在冬季不允許熱力和水力負荷發生波動，必須在淋水裝置范圍內均勻地分布冷卻水，并且不允許在個別地段降低淋水密度。

由于進風速度很大，在冬季機械通風冷卻塔內的淋水密度最好保持在不低于1.67公斤/米²·秒[6米³/(米²·時)]。