本实用新型提出一种水冷空气压缩机热回收系统，其包括油气分离装置、换热器、采用冷却装置进行冷却作业的油冷却器、温控阀、第一温度传感器、第二温度传感器以及变频控制器。油气分离装置连接至空压机机头，换热器与油气分离装置相连，油冷却器与换热器相连。温控阀包括低温进油端、高温进油端及出油端，其低温进油端连接至油冷却器，高温进油端连接至油气分离装置，出油端连接至空压机机头。第一温度传感器设置在油冷却器的冷却水进水端。第二温度传感器设置在油冷却器的冷却水出水端。变频控制器分别与第一温度传感器、第二温度传感器及冷却装置相连。本实用新型可以大大提高空压机热回收系统的回收效率。