水源热泵空调机组的工作原理和一般的空气源热泵空调机组相同。仅是机组的室外侧换热器不是空气一制冷剂换热器而是水一制冷剂换热器。制冷工况运行时，利用制冷剂蒸发将空调空间中的热量取出，放热给水源侧。制热工况运行时则利用制冷剂蒸发吸取水源侧的热量，通过室内侧换热器放热至空调空间。图9-27示出了水源热泵空调机组的工作原理。和空气源热泵空调机组一样，制冷和制热的工作循环的切换是依靠四通换向阀来完成的。
水源热泵空调机组目前主要用于水环热泵空调系统，也可用于地源热泵空调系统(包括地下水、地表水和地埋管热泵系统)。由于水源热泵空调机组的热源(热汇)来自水介质，而水环系统和地源系统的水源侧其有温度较高和稳定的特性，因而机组能效比较空气源机组有显著的提高，是一种理想的节能产品。当用于水环空调系统中时，是用水环路将小型的水源热泵空调机组并联在一起构成一片以利用低位能源和回收建筑物内部余热为主要特点的制冷供暖空调系统。
国外20世纪70年代已得到广泛应用，我国则自20世纪90年代开始在上海、广州和北京等大城市中推广应用。当用于地源热泵系统时，则需要创造供水条件，包括打造水井或添置地下换热器等条件。
