水環熱泵空調系統是指小型的水/空氣熱泵機組的一種應用方式，即用水環路將小型的水/空氣熱泵機組并聯在一起，構成一個以回收建筑物內部余熱為主要特點的熱泵供暖、供冷的空調系統。
水源熱泵系統由水源熱泵機組、水環路、排熱設備(冷卻塔)、輔助熱源的電鍋爐或其他熱源及循環水泵水系統控制箱和室內溫控器，必要時增加蓄熱水箱、熱交換設備等構成。
水源熱泵機組由壓縮機、空氣一制冷劑熱交換器、水一制冷劑熱交換器、四通換向閥、毛細管和節流閥等組成.水源熱泵機組在供冷工況卞運行時，空氣一制冷劑熱交換器作為蒸發器，制冷劑冷凝熱通過水一制冷劑熱交換器由水帶走;水渾熱泵機組在供熱工況下運行時，空氣一制冷劑熱交換器作為加熱器，制冷劑蒸發所需要的熱量則通過水一制冷劑熱交換器由水補給。
水環路中的循環水既吸收供冷水源熱泵機組的廢熱，又為供熱水源熱泵機組補給熱量。循環水供水溫度應控制在一定的范圍內，當供水溫度達到高限時，啟動排熱設備。當供水溫度達到低限時，輔助熱源投入運行。
輔助熱源(加熱設備)的作用:建筑物周邊的水/空氣熱泵機組在冬季供熱工況運行時，機組從水環路中吸取熱量，如果內區的機組向環路釋放的熱量少于周邊區從環路吸取的熱量時，環路中的水溫將會下降，當水溫降到13℃時，就必須投入加熱設備，將熱量加給水環路。為此，水環熱泵空調系統設計時，應選用加熱設備。
目前，加熱方式主要有兩種，一是水的加熱設備將外部熱量加入循環管路中；二是空氣電加熱器將外部熱量直接加人室內循環空氣中。
在用燃油(氣)鍋爐作為加熱設備時，應注意，其供水最低溫度為60℃，.以防煙氣中水分在鍋爐中冷凝，出現低溫腐蝕。為此，加熱設備要與閉式環路并聯，通過調節閥使高溫的鍋爐水與環路回水進行混合，以保證環路水溫不低于下限值。同時為了保證通過鍋爐的水量恒定不變，需要增加一個旁通管路。
蓄熱水箱：在水環熱泵空調系統中常設低溫(或高溫)蓄熱水箱，以改善系統的運行特性。應該注意低溫蓄熱水箱和高溫蓄熱水箱的作用是完全不同的。典型的水環熱泵空調系統通過水環路實現了熱量的空間轉移(如從內區轉向周邊區)，然而，每時每刻內區需要轉移的熱量與周邊所需要的供熱量之間難以平衡，為此水環路可設一個低溫蓄水箱，這樣水系統又可實現熱量在時間上的轉移。也就是說，內區制冷機組向環路釋放的冷凝熱與周邊區制熱機組從環路吸取的熱量可以在一天內或更長的周期內實現熱量平衡。從而，降低了冷卻塔和水加熱器的年耗能最。但是冷卻塔和水加熱器的容量不能減少，這是因為惡劣天氣的持續性往往又要求冷卻塔或水加熱器按最大負荷運行。高溫蓄熱水箱的功能是夜間利用用電低谷期電能來加熱水，供白天用電高峰期使用，此時不能吸收建筑內區的余熱量。高溫蓄熱水箱內的水一般加熱到82 ℃，甚至更高，所以高溫蓄水箱與環路并聯，通過三通混合閥把環路水溫維持在所要求的最低溫度。
