所谓低温就是在-15℃的气温条件下能正常制热，且制热能效比>2.0，在-15℃的气温条件下其制热量的衰减小于35%，最高出水温度可达65℃，以适应暖气片采暖的需求，既可以制热，也可以制冷。有了低温热泵，空气能热泵工程可以适用于中国华北，华东的长江流域及西北等地区，配合辅助热源，也适用于东北的大多地区。
我国北方寒冷季节室外温度和相对湿度：乌鲁木齐极端天气-40℃以下，一般冬天白天温度都高于-15℃，冬季相对湿度约为77.5%。哈尔滨极端天气接近-40℃，一般冬天白天温度都高于-15℃，冬季相对湿度约为78%。
低温环境下使用空气能热泵存在的问题
一、结霜问题是空气能热泵冬季工作的主要问题
空气能热泵热水器在工作时，它的蒸发器经常会低于露点温度，空气在通过蒸发器翅片时，水蒸片凝结为水珠附着在翅片上并聚集成为凝结水，当凝结温度在摄氏零度以下时，水蒸气凝结水的微粒会结成霜。
二、普通压缩机循环系统的问题
在严寒季节，在冷凝温度一定，而蒸发器在较低温度下运行时，普通压缩机的循环系统会出现如下问题。
（1）压缩机吸入气体的密度减小，回气压力和蒸发温度降低，冷媒的循环量减少，整体制热能力下降。
（2）冷热端温差增大，压缩机的压比增大，系统的容积效率下降，压缩机输气量减少，能效比出现显著下降。
（3）排气温度快速升高，工质过热度过高，在工质过热的情况下，冷凝器内工质的导热系数急剧降低，同时润滑油温度升高，黏度下降，影响压缩机正常润滑。这些都使系统低效或者不可靠。
三、系统工质特性的问题
四、其他综合问题
实现低温热泵的原理可行性
1.空气能热泵热水器运行特性的好坏在一定程度上取决与制冷剂特性，因此，选择合适的制冷剂对空气能热水器性能的提高相当重要。目前大多数空气能热泵热水器都采取传统工质R22，其基本特性为：沸点：-40.8℃临界温度：96.2℃传热工质是一种特殊的物质，在实际运行当中，低温空气能热泵中传热工质的沸点极限温度为-40℃左右，因此-20℃~0℃的空气，相比之下也是热源。
2.高效节能喷气增焓系统
当环境温度=-20℃，水温60℃时，理论制热量Qc=15.2kW，理论能效比COP=Qc/(WHS+WLS)=15.2/(3.5+3.1)=2.303(实测制热量=9.81，COP=1.88)
目前较可行和普遍采取的技术
1.融霜方面蒸发器的设计、化霜进入时间的设定和判断、风机大小的选配等。
2.压缩机循环系统方面
可以采用二级压缩机的热泵系统加以改善，但会使系统成本增加，系统连接方式复杂。
高温喷气增焓压缩机：带有中间补气功能的涡旋压缩机。中间初气（也称为增焓）改变了循环过程，使循环带有“准二级压缩”的性质，对系统在寒冷工况下的工作有很大改善。采用中间补气的涡旋压缩机，是在压缩机中间腔内补充中压气体，从而达到增加压缩机排气量，降低排气温度，提升机组的低温环境下制热能力的目的，同时，补气通道的开启和关闭也可以作为一种容量卸调节的辅助手段，使热泵热水器能够在低的环境下也能提供较大的制热量，配合高效过冷器及电子膨胀阀形成的经济器、高效换热器共同构成高效节能喷气增焓系统，此种系统应用比较可靠经济。
气体喷射（闪蒸器）数码涡旋+喷气增焓，浮动密封——专门设计适应高压缩比，定涡旋盘及动态排气阀——专门设计适应高压差。它的循环路线和系统组成与上述的中间补气方式不同。但是目的都是实现向压缩机中间补气增焓。此种系统比较简单，但技术尙不成熟。
工质替代R410a是R32和R125等质量混合共沸混合制冷剂，特别适用与低温液体加热的家用分布式系统，作为R22的潜在替代工质量具有如下特点：压缩低，系统管径尺寸小，制冷剂冲灌量小，它的主要特点是临界温度低（70℃）以及冷凝压力高，其冷凝压力比R22高40%。
在假定冷凝温度分别为35℃、45℃以及55℃，蒸发温度在-30℃~20℃之间，过热度和过冷度均为5℃，压缩机等熵系数为0.7时，对R22、R410a的循环性能进行理论计算比较。在保持内部参数为常数通过调节压缩机的转速满足制冷量大小是R410a的COP在典型的家用热泵使用温度范围内比R22要高的多，然而R410a的灵界压力非常高但相对临界温度却比较低，必须对传统热泵系统的膨胀部件进行改进。
R417a通过相关试验数据，低温工况下，R417a系统的排气压力比R22系统有明显的下降，R417a的耗功量也比R22要低，虽然R22系统加热时间比R417a系统少、COP值和制热量都比R417a高，但是其各自的递减梯度均要比R417a高，这样不仅造成系统运行不稳定，影响压缩机寿命。
随着R22工质逐步被取代，可以替代的工质本身特性也决定了系统的可行性。技术不断更新，新的工质出现，可以进一步提升系统在低温环境下的使用。
对于热泵系统在低温下可能会出现的问题。目前有效的解决办法还有：保障润滑油的循环、加强换热以降低系统运行温差，设置储液器防止液击等措施。
五、目前低温热泵在北方使用，系统的注意事项
1.积雪问题；2.考虑系统启动时间，避免在温度相对较低的夜间开启；3.极端天气要考虑辅助加热的方式。
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