与世界上其它国家相比，家用空气能热泵热水器在日本的使用最为普及。外形小巧、结构精致、技术领先和性能卓越是日本空气能热泵热水器的最大特点，颇受用户青睐。以使用天然制冷剂(二氧化碳)的空气能热泵热水器这一主要机型为例，近年来的需求量稳步增长。二氧化碳气体具有良好的安全性、化学稳定性、对环境无害、蒸发潜热较大、单位容积制冷量相当高、良好的传热优点，在水侧以较大温升的换热过程中仍然保持较高的热力效率，额定运行温度一般可达到60摄氏度，最高出水温度可达90摄氏度。因此空气能热泵热水器从开发之初就没有局限在提供卫生用热水的应用范围，兼具采暖应用功能。 
    在日本，用于采暖的空气源低温热泵产品被称为“热泵锅炉”。这类产品的最大优势是，在零下25摄氏度的环境下无需电辅助加热或燃气、燃油加热，就能够满足用户采暖和生活热水供应的需求。如三洋公司开发的低温型热泵热水器，在环境温度为-25摄氏度的条件下，能效比可达3.75。由于具备优异的低温环境适应性，臭氧损耗潜值为零，全球变暖潜值(一种物质产生温室效应的一个指数，在100年的时间框架内各种温室气体的温室效应对应于相同效应的二氧化碳的累计辐射力，简称GWP)也很低，热泵热水器已经成为热泵锅炉的主要几种。最近几年，随着社会老龄化程度越来越高，人们对安全和环保的要求日趋迫切，全电子家用电器的销售量上升很快。在日本新近施工的住宅中，全电气化住宅占了1/5，热泵热水器安装使用较多。 
    热泵热水器已经逐渐成为日本热泵市场备受关注的新产品，很多新建的小区和商用楼都把热泵热水器作为首选的家庭供热中心。自2001年进入市场以来，销售量持续上升，2007年家庭普及率已达10%。受经济危机影响，2008年热泵热水器的销售量虽与预期有一定差距，但仍超过51万台。按市场保有量计算，2008年家用二氧化碳热泵热水器在日本市场累计售出约180万台。2010年销售量约为80万台，累计将达到320万台。2011年产量达到100万台，累计销售量达520万台。据日本冷冻空调工业会2010年4月发布的报告，国内家用空调出货量同比大减27.8%，创下2009年11月以来最大下滑幅度，但热泵热水器出货量却同比大增11.4%，真是冰火两重天。随着基数增大，近年来热泵热水器销售增长率有所下降，但增长量的绝对趋势仍然显著。根据日本政府实施的“无气化家庭”的计划，安装热泵热水器的家庭要达到八成以上。加上通过智能小区建立的新型环保城市开发业务模式的推广，势必进一步推进热泵热水器的应用。 
    热泵热水器之所以能蓬勃兴起，得到迅速发展，并引起全世界的广泛关注，有三方面的原因：一是利用石化燃料、电力以及其他能源来加热水的能耗太高，占到家庭能耗的1/3以上。二是消费者认识的提高，对热泵热水器的安全性、通用性和经济性有了更进一步的了解。三是针对二氧化碳热泵热水器上市场初期的销售价格比使用氟碳制冷剂的热泵热水器高出数倍的现状，日本政府实施了相当于产品销售价格30%~40%的补贴政策，以促进二氧化碳热泵热水器的销售。有了政府的高额补贴，消费者购买的积极性空前高涨，市场被推动了起来。知道了政府的政策导向，企业才有可能投入大量的经费进行研发，与政府形成合力，共同推进行业的发展。 
    由于技术的垄断性和高昂的价格，其他国家和地区主要用欧美主流的氟碳热泵热水器技术。事实上，制造二氧化碳热泵需要的原料种类和数量与现有的氟碳热泵热水器相差并不是很大，主要是二氧化碳热泵热水器前期研发的费用需要分摊，制造费用远高于大批量生产时水平，致使两种产品的价格悬殊较大，影响了二氧化碳热泵在其它国家的推广和普及。然而，随着二氧化碳热泵技术的发展和生产成本的下降，市场销售价格也将逐渐随之下降。另一方面由于对全球环境保护的要求越来越高，现有氟碳热泵热水器的制造成本也在上升。

    造成二氧化碳热泵整机和部件出口一段时间受阻还有一个重要的原因，那就是当时的二氧化碳跨临界循环技术尚未成熟，处在应用开发前期，仍存在技术和市场风险，尤其是其他国家和地区还没有发布相关安全标准。后来一系列技术标准的制定和颁布，为在世界范围内形成二氧化碳热泵市场奠定了基础。在增加了跨临界二氧化碳热泵系统压力安全要求内容的欧盟标准EN378-2：2008于2008年5月正式发布后，解决了在欧盟地区销售二氧化碳热泵的标准问题。随后发布的还有制冷系统压力安全国标标准ISO5149-2新版，也将超临界状态的二氧化碳制冷剂的压力安全要求纳入其中。另外，新版IEC60335-2-34标准也增加了跨临界二氧化碳压缩机的安全要求。可以预料，在世界热泵市场，日本的二氧化碳热泵将越来越具有竞争力。 
    二氧化碳作为一种安全可靠的天然制冷剂，近几年已经引起人们的广泛关注，是公认的环保型自然制冷剂，有望成为21世纪理想的环保制冷剂之一。研究人员在对二氧化碳跨临界循环在热泵干燥中的应用进行研究后认为，热泵系统同样是在跨临界条件下运行，二氧化碳在气体冷却器中较大温度变化，正好适合于水的加热，从而使热泵的效率增加，优于传统制冷剂(如R22)及现有的替代物(如R134a，R410A等)。二氧化碳跨临界循环在热泵干燥中应用不仅能有效地减少二氧化碳的排放，而且使热泵的效率得到提高，具有广阔的开发应用前景。二氧化碳热泵是日本最早投放市场的家用二氧化碳热泵，与此同时欧洲也在从事这类产品的开发。除了二氧化碳汽车空调之外，采用二氧化碳跨临界循环技术的家用冰箱和商用冷藏冷冻设备等已经投入市场多年，一些欧洲企业目前也在进行二氧化碳跨临界技术在热泵应用领域的研究开发工作。