相比于常规热泵，CO2热泵有5个明显突出的优点：
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高出水温：CO2热泵可最高出95℃高温，而且环境温度降低后，出水温度并不会变化。因此，CO2热泵系统的采暖末端可采用散热器、地板辐射采暖或风机盘管等。常规热泵一般不高于55℃，当环境温度降低后，出水温度也会随之降低。因此常规空气源热泵末端只适合采用地板辐射采暖或风机盘管形式。
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节能高效：CO2热泵在温度降低后，制热效率衰减幅度比常规热泵小。更加节能高效。CO2热泵最高COP可达4.8，在低温-25℃出水温度70℃时，COP还可在2以上。
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运行温度低:CO2热泵可以在-45℃启动运行。常规空气源热泵差异较大，有的-15℃已不能运行。常规空气源热泵如运行不稳定，可在系统中增设电辅助加热，当温度降低热泵运行不稳定是，启动电加热形式。而二氧化碳热泵不存在这样的问题。
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低碳环保：CO2热泵采用绿色冷媒，天然环保，不受政策限制等。
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占地面积小：同等冷热量的机组，CO2热泵机组的体积比常规热泵机组的尺寸小，占地空间更小，更加适合机组安放场地有限的项目。