水源热泵的工作原理是基于逆卡诺循环原理，由电能驱动。它通过制冷剂吸收地下水、湖水、河水、城市污水、海水、工业废水等低品位热能，升级为可用高品位热能加热水的设备。
水源热泵热水机组一般由压缩机、膨胀阀、过滤器、储液罐、冷凝器、蒸发器和储水箱组成。低温低压气态制冷剂被压缩机压缩成高压高温气态制冷剂，高温高压气态制冷剂通过热水换热器与水进行热交换，高压制冷剂在常温下被冷却冷凝成液态。在这个过程中，制冷剂释放热量加热水，高压液态制冷剂被膨胀阀减压，压力下降，回到比外界更低的温度，具有吸热蒸发的能力。低温低压液态制冷剂通过水源换热器从水源吸热，由液态变为气态，吸热后的制冷剂变成低温低压气体，然后被压缩机吸入压缩，从而不断循环，不断从水源侧吸热，在热水换热器侧放热，对水进行加热。该循环由水源热泵热水机组完成。水源热泵作为一种高效收集和传递热量的系统装置，可以将压缩机消耗的电能转化为五倍的热能。
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