热泵是一种能从自然界的空气、水或土壤中获取低品位热能，经过电力做功，提供可被人们所用的高品位热能的装置。虽然热泵有诸多优点，但也存在一定的局限性：
一、环境温度方面
低温环境性能下降
在寒冷天气下，空气源热泵的制热效率会显著降低。这是因为空气源热泵是从空气中吸取热量，当外界气温很低时，空气中可供吸取的热量减少。例如，当环境温度低于 -5℃时，空气源热泵的制热能力可能只有正常情况下的 60% - 70%。而且，随着温度的降低，其蒸发器表面可能会结霜，结霜会进一步影响热量的交换，导致制热效果变差。为了除霜，热泵需要消耗额外的能量，这也会降低整体的运行效率。
水源热泵在水温过低时也会受到影响。如果水源的温度过低，比如低于 4℃（对于一些以地表水为热源的系统），其制热性能同样会下降，不过相比空气源热泵，水源热泵受低温的影响相对较小，因为水的比热容较大，温度变化相对缓慢。
高温环境制冷受限
在高温环境下，热泵的制冷能力也会受到限制。当环境温度过高，例如超过 43℃（对于常见的风冷式热泵空调系统），其制冷效率会降低。这是因为在高温环境下，冷凝器的散热效率下降，导致制冷剂的冷凝温度升高，从而使压缩机的压比增大，消耗更多的功率，制冷量也会随之减少。
二、地理条件方面
水源热泵对水源的要求
水源热泵需要有合适的水源作为热量的提取或释放源。如果当地水资源匮乏，或者水质较差（如含有大量的腐蚀性物质、泥沙等），就会限制水源热泵的使用。例如，若水中的泥沙含量过高，可能会堵塞热泵系统的换热器管道，影响热量交换效率，增加设备的维护成本。
水源热泵的应用还受到水源温度和水量稳定性的影响。如果水源的温度在一年中波动过大，或者水量不稳定（如季节性河流在枯水期水量过少），都不利于热泵系统的长期稳定运行。
地源热泵的场地限制
地源热泵需要足够的场地来铺设地下埋管换热器。一般来说，需要较大的土地面积来钻孔埋管，这在城市中心等土地资源紧张的区域很难实现。例如，在一些高密度的商业区或者老城区，可能没有足够的空间来安装地源热泵系统所需要的地下管道。
地质条件也会对地源热泵产生影响。如果地下岩石层过于坚硬或者存在复杂的地质构造，钻孔难度会增加，成本也会大幅上升。而且，在一些地下水位较高或者土壤导热性差的地区，地源热泵的性能也会受到影响，可能无法达到预期的制热或制冷效果。
三、初投资和运行成本方面
初投资成本高
热泵系统本身的设备成本较高。无论是空气源热泵、水源热泵还是地源热泵，其压缩机、换热器、循环泵等主要设备的价格相对昂贵。以地源热泵为例，一套普通家庭住宅使用的地源热泵系统初投资可能在 5 - 10 万元左右，相比传统的空调和采暖设备要高出不少。
安装成本也不容忽视。对于水源热泵和地源热泵，需要进行复杂的管道铺设、打井（地源热泵）或者取水（水源热泵）等工程，这些工程的费用较高。而且，在安装过程中还需要专业的技术人员进行设计、施工和调试，进一步增加了初投资成本。
运行维护成本较高
热泵系统的维护需要专业的技术人员，其维护成本相对较高。例如，空气源热泵的定期保养包括清洗蒸发器和冷凝器、检查制冷剂压力等，每次维护费用可能在几百元到上千元不等。
热泵系统中的一些关键部件，如压缩机、循环泵等，在长期运行后可能会出现故障，更换这些部件的费用较高。而且，地源热泵和水源热泵的地下管道或者水源系统一旦出现泄漏等问题，维修难度大，成本也很高。