Атмосферный воздух является свободным и общедоступным. Он является наиболее распространенным источником тепла для тепловых насосов в мире (Россия с низкими зимними температурами — исключение). Однако, воздушно-тепловые насосы имеют сезонный фактор производительности (СФП) в среднем на 10-30% ниже, чем насосы, использующие в качестве источника тепла грунт. Это связано со снижением мощности и производительности теплового насоса при понижении температуры наружного воздуха, и большой разницей между температурой в испарителе и энергией, необходимой для оттаивания.
В условиях мягкого и влажного климата, изморозь образуется на поверхности испарителя в температурном диапазоне 0-6 градусов, что приводит к снижению емкости и производительности теплового насоса. Разморозка осуществляется за счет изменения направления цикла теплового насоса или с помощью других, менее энергоэффективных процессов (например, электрическим ТЭНом). Потребление энергии увеличивается, и общий коэффициент производительности (КОП) теплового насоса падает с увеличением интенсивности размораживания. Взяв под контроль процесс размораживания, можно значительно повысить общую эффективность теплового насоса.