水环热泵空调系统的基本工作原理是：在水/空气热泵机组制热时，以水循环环路中的水为加热源；机组制冷时，则以水为排热源。当水环热泵空调系统制热运行的吸热量小于制冷运行的放热量时，循环环路中的水温度升高，到一定程度时利用冷却塔放出热量；反之循环环路中的水温度降低，到一定程度时通过辅助加热设备吸收热量。只有当水/空气热泵机组制热运行的吸热量和制冷运行的放热量基本相等时，循环环路中的水才能维持在一定温度范围内，此时系统高效运行。
制冷模式下流程：全封闭压缩机→四通换向阀→制冷剂-水套管式换热器→毛细管→制冷热交换器→四通换向阀→全封闭压缩机
制热模式下流程：全封闭压缩机→四通换向阀→供热热交换器→毛细管→制冷剂-水套管式换热器→四通换向阀→全封闭压缩机
