普通空气能热泵等制冷剂为工质，传统制冷剂的属性决定了在零-5~10℃的低温中，设备是不会正常运行的，在-15~30℃低温中，依靠传统制冷剂的设备已不可能靠改进工艺等手段来解决设备正常运行了。

以CO2为工质的热泵，其排气温度较高，而且在低温下的效果更好，这意味着CO2热泵可以烧温度更高的热水，比如90℃，也可以在更低的环境温度下工作。CO2空气能热泵实现了超临界循环，即在冷凝器端CO2是不会被冷凝成液体的，而氟利昂冷媒是被冷凝成液体再节流的。CO2热泵系统内压通常超过100kgf/cm2，而普通空气能热泵系统内压一般为2kgf/cm2，两者系统内压相差50倍，系统内的高温高压要求CO2热泵系统的配件、铜管等都需要耐高压，由此导致其制造工艺十分复杂，成本也比一般的热泵系统高很多。

目前，观点是只有日本和欧美CO2热泵厂家实现了CO2热泵产品在低温环境下的长期稳定运行。