熱水鍋爐利用熱媒水的相變進行熱交換。燃料燃燒釋放的熱量被熱媒水吸收，在真空狀態下溫度上升到飽和溫度時，蒸發成飽和蒸汽，完成第一次相變過程。冷凝水流入蒸發室繼續吸熱，完成相變循環。真空熱水鍋爐的下部結構由燃燒室和傳熱管束組成；上部是真空室，其中插入U形管熱交換器；真空室在室外與抽氣裝置連接，使真空室保持穩定的真空度，并能抽出真空室中的不凝性氣體，提高U型換熱器的換熱效率。