高溫水源熱泵的應用首先就是在油田的原油加熱中，油田的生產過程中會產生大量的高溫含油污水。含油污水的溫度一般在36~42℃。利用高溫水源熱泵技術回收這部分的余熱一部分用來供暖，另外一部分則用來加熱稠油而進行外輸。這種應用不僅可以提高能源的利用率，也可以保護環境，避免造成環境污染。冷凍設備機組的兩器(蒸發器和冷凝器)采用特殊設計，蒸發器能耐腐蝕，含油污水可直接進入蒸發器，而原油可以直接進入冷凝器，取消了原來的油一水換熱器和污水一水換熱器，同時取消了相應的水泵及補水系統，使原油加熱熱泵系統大大簡化。但該種系統需要特殊設計，同時需要國內外專業生產換熱器的廠家配合。

　　地熱+高溫水源供暖系統，這種系統是要求在一些有地下熱水井的地區，地熱水排放溫度高，以及作為輔助熱源的燃油鍋爐運行費用高昂的現狀，利用高溫水源熱泵機組回收排放出的高溫地熱水中的熱量供暖從而達到“節能、環保”，節約運行費用的目的。因為要想提高供熱系統經濟性，只能盡可能多的利用地熱水熱量，降低地熱尾水的排放溫度；通過減少原供熱系統循環水的流量，增大供水、回水溫差以及對管網阻力進行調整，就可以使系統運行在一個比較理想的工況上，從而達到降低地熱水排放溫度、減少燃油鍋爐的調峰量、提高供熱系統經濟性的目的。

　　污水的回收利用，利用高溫水源熱泵可以回收工業廢水和城市污水排放中污水中所含的熱量。對于城市污水水源熱泵的優點是結構簡單；渠道中的二級出水與管道中的熱泵工質直接換熱，效率較高。然而它的缺點是，主機的機房必須設置在二級出水渠道旁。如果空調服務區離渠道較遠，就需要埋設較長的冷——熱循環水(內循環)管道，這樣會造成在輸送過程中的能量損失。

　　因此，這種熱泵只適用于中小型污水處理廠自身的冷暖空調服務。也可以滿足污水處理廠附近的住宅小區的供暖情況。工業廢水的出水溫度往往比較高，回收鍋爐等能量轉化設備產生大量的低溫余熱，提高其溫度用于直接供熱，既可解決除塵污水循環利用 需要降溫的問題，避免余熱直接排放到周圍環境造成的熱污染；又可以把低溫余熱提高到可直接供熱的溫度，提高能源的利用率。這樣，在增加供熱面積的同時又可以顯著地降低能耗，且不會對環境造成進一步的污染。因此可以利用高溫水源熱泵回收污水中的熱量，回收后的能量用于冬季供暖或生產工藝并逐漸應用于石油、化工、冶金、紡織、食品等各行業。