真空热水锅炉即为负压相变换热热水锅炉，其结构如图 1 所示。真空热水锅炉的炉体分为上下两部分，其中下半部分为中心回燃式锅壳蒸汽锅炉，即烟道和炉胆组成的受热面；上半部分为通过真空抽气后形成的真空腔，真空腔内装有管式汽—水热交换器，用于加热流过换热器的循环水。真空热水锅炉是一种仅对外输出热量，但不输出介质的锅炉，真空热水锅炉通过热媒水在锅炉的传热管与热交换器之间传递热量。
热媒水封闭在锅炉的真空腔内，是经过完全脱氧的高纯水，在锅炉出厂前一次性充水后封闭循环，不需要补水。真空热水锅炉运行时，在真空负压状态下受热面内的热媒水吸收燃料燃烧释放的热能，沸腾汽化为负压蒸汽，并与真空室内热交换器中的循环水进行相变换热，加热后的循环水供用户用于采暖或卫生热水等。而水蒸气冷却凝结后形成水滴流回热媒水，重新被加热气化，开始新的循环过程。热媒水只作为热载体不断地在封闭的机体内进行着沸腾—蒸发—冷凝—热媒水的循环，消耗量极少，因此不需要补充冷凝水。
