一、制热能力与热量需求的矛盾
空气能热水器和太阳能热水器的制热特性类似之处，就是其制热能力与人们对热量的需求相反：当天气越冷时，人们对热的需求增加，但它的制热能力却在下降。以一台输入功率为2.2KW的空气能热水器在不同环境温度下的制热能力和一个普通淋浴者在不同自来水温度时对热量的需求为例。
只有在两线相交的点，制热能力和需求才是恰好相等的，加大热泵的功率，会使该点左移，但是无论如何也不可能适应各环境。由于现有的热泵热水器基本上不能调节输入功率，只有按照固定的转速进行制热循环，为了满足用户的使用，不得不配备保温水箱，用增加机组工作时间的方法，满足用户短时间内的使用，而且由于热泵不能像电热水器那样把水温加得很高，一般要求在55摄氏度以下，为了保存足够多的热量，唯有加大保温水箱这一途径。
水温低，热容量小，就必须采用较大容积的保温水箱（如家用机），最大水箱达到800L，最小也在100L以上。在酒店、学校等大用水量的工程热泵热水系统中，动辄数十甚至数百吨的保温水箱。
在工程应用中，保温水箱和主机的体积之比。但是保温水箱的加大，又会出现如下问题：成本和占地面积增大，用户的预热时间延长，散热损失增加。在少量用热水时，必需加热全部水箱的冷水，不及时使用又会形成较多的“剩余热量”。这一点在家用热泵热水器中表现十分突出。由于保温水箱要靠自来水的压力方可顶出热水，冷热水的混合使用完毕后，箱内热水高于使用温度的部分热量，在长时间的间隔时间里散失。我们把制造热水的效率称为制热效率，把实际使用的效率称为使用效率，当使用效率太低的时候，会大幅度降低总的使用效率。同时过大的保温水箱造成安装不便和费用较高。
在漫长的等待时间中热量不断耗散，极端的情况下，用户总的热效率甚至低于电热水器。举一实例如下：某用户度假别墅有一台1.5匹、320L的分体式家用热泵，每周未在此休假使用，在20摄氏度左右的环境温度和20摄氏度自来水温度条件下，预热水至50摄氏度时开始淋浴，淋浴热水水温42摄氏度，流速为6L/min，15min后结束，用温度42摄氏度的热水共90L，实际使用的热量为1800kcal，淋浴完毕后保温水箱内剩余热水的平均水温为44.37摄氏度。
假定热泵制热效率为3.5倍，则其将水箱加热至50摄氏度的耗电量为3.19kw·h。3.19kw·h电在电热水器中可以产生2743kcal热量，而热泵热水器花费同样的电，总的制热量为9600kcal，看上去制热效率很高，但是在这个实际使用的例子中，该用户淋浴使用热水折合热量（有效热量）为1980kcal，那么他使用热水的总效率仅为72.18%，比电热水效率更低。
在具体实践中，制热效率高并不意味着总的使用效率高，配置不当的保温水箱，会大幅降低总的使用效率，使用效率才是有实际意义的效率。
输出功率难以调节和发热量不足是热泵热水器的重要缺陷，为此付出的代价就是配备庞大的保温水箱，以及使热泵不得不工作较高的温度区间。本来人们在生活用热水40摄氏度~45摄氏度就已经足够，这个温度也恰好是压缩机能够可靠工作和效率较高的温度区间，但是为了多储但是为了多储一些热，却必须驱使热泵去制备温度更高的热水，这对热泵在效率、稳定性和工作寿命等方面，都是极端不利的。
即使热泵已经在不合适的高温下工作了，它的储热量对于淋浴一类大用水量的活动来讲还是不足的，温度低，热容量小，就必须采用较大容积的保温水箱，保温水箱越大，热惯性越大，浪费越多。配置极大的保温水箱，是热泵工程设计师们一个不得已的选择。
在热水可以及时被使用的情况下，直热式热泵配备非承压的保温水箱，是一个较为合理的选择，承压水箱如果也能“变容积”，改变用自来水顶出热水的供水模式，将预热的热水大部分用完，也可以显著地提高总使用率并使供热温度更加平稳。
二.高温限制
热泵热水系统最大的问题之一，是水温较低。国家的试行标准为55摄氏度，一些企业产品标注为60摄氏度，少数企业标注为65摄氏度，甚至更高。高温的限制来自于全封闭式压缩机和冷冻机油润滑性丧失、氟里昂炭化和电机绝缘的破坏。
从热泵热水器最常用的工质R22的热力性质和化学性质来讲，比较适合于出水温度在50摄氏度以下，最好不超过45摄氏度，而热泵使用的空调压缩机，在使用说明上对冷凝温度也都有明确的限制，如某知名压缩机厂的产品说明书里，对额定工况的规定是：
蒸发温度7.2摄氏度冷凝温度54.4摄氏度膨胀阀前液体温度46.1摄氏度回气温度35.0摄氏度周围温度35.0摄氏度
当环境温度较高时，普通的压缩机即不能适应，必须采用所谓的T3工况压缩机，对于各种工况压缩机，空调机给适用的气候：T1：适应的气候最高温度43摄氏度。T2：适应的气候最高温度35摄氏度。T3：适应的气候最高温度52摄氏度。
也就是说，大部分热泵热水器使用的是T1工况压缩机，只适应于冷却温度在43摄氏度的条件下，热泵热水器的冷凝器为水冷式，温度适应方面可以提高5摄氏度，也仅为48摄氏度而已，即使采用了特别措施的T3工况压缩机，也只适应于57摄氏度的出水温度，而T3工况是以降低效率来提高压缩机对高温的适应能力的。
热泵热水器和空调的工作条件差别很大：即使是带有制热功能的热泵空调，冬季的热风温度也比热泵热水器要低，较低的冷凝温度使热泵系统不必在温差下工作，效率更高，工作也更加可靠。热泵热水器的使用可靠性和效率远低于空调器，正是由于冷凝温度过高造成的。
热泵热水器在冬季工作时，由于热水器也必须维持45摄氏度以上，与蒸发器的蒸发温度差距加大，此时压缩机的排气温度提高，吸气压力和温度降低，实际参加循环的制冷剂减少，容积效率下降，还会带来润滑不良以及液击的可能，这也是热泵热水器必需加以解决的问题。