Toplotna črpalka z vodnim virom izkorišča vire nizko-toplotne energije, ki nastanejo z absorbiranjem sončne in geotermalne energije iz plitvih vodnih virov, kot so podtalnica, reke in jezera. Z uporabo principa toplotne črpalke prenaša nizko-toplotno energijo v višjo-toplotno energijo z majhno količino-vrhunske električne energije.
Načelo delovanja enote toplotne črpalke vodni vir je prenos toplote iz objekta v vodni vir poleti; pozimi črpa energijo iz vira vode z relativno stalno{0}}temperaturo, uporablja zrak ali vodo kot hladilno sredstvo za dvig temperature in jo nato dostavi v zgradbo. Običajno toplotna črpalka na vodni vir porabi 1kW energije, da uporabniku zagotovi več kot 4kW ogrevanja ali hlajenja. Toplotne črpalke z vodnim virom odpravljajo pomanjkljivosti toplotnih črpalk z zračnim virom, kot je zmrzovanje zunanjega izmenjevalnika toplote pozimi, poleg tega pa nudijo visoko zanesljivost delovanja in učinkovitost ogrevanja, kar je v zadnjih letih vodilo k njihovi široki uporabi na Kitajskem.