熱水作為熱媒，具有適用于蓄熱的一些特性。由于水的比熱容大，系統的熱容量也大，因而能適應熱負荷的較大波動，而不致對系統的壓力狀態和流量特性產生顯著彩響。熱水蓄熱器的工作原理主要基于水的兩個性質:①水的熱導率相對較小，當水處于靜止狀態時，不同溫度的相鄰水層之問的熱流也較小;②水的密度隨溫度的差異而不等，溫度低、密度大趨于下沉，溫度高、密度小趨于上浮。這種溫度的明顯分層現象，正是置換式熱水蓄熱器工作所依據的原理。
置換式熱水蓄熱器大多是做成立式筒形容器。當負荷減小，熱源設備供熱量有多余時，來自熱源設備的較高溫度的水，由上方進入蓄熱器，將蓄熱器內溫度相對較低的水向下推移，不同溫度熱水之間的接觸界面層下移。反之，當負荷增大，熱源設備供熱量不足時，來自用熱設備溫度相對較低的回水，由蓄熱器的下部接管進入，蓄熱器中溫度相對較高的熱水從容器的上部引出，進入供熱管網，容器內不同溫度熱水之間的接觸界面層上移。在這一過程中，不同溫度水之間幾乎完全不發生混合。不同溫度水邊界層的厚度一般不大，它在很大程度上取決于蓄熱器的結構、外形、溫度差和進出水流量等因素。
熱水蓄熱器不僅作為熱源和供熱設備容量的補充，而且可作為瞬時應變供熱的可靠設施，廣泛應用于熱水供應系統。常用的容積式換熱器和一定容積的熱水箱，便是一種簡單的熱水蓄熱裝置。但是，在空調的熱源裝置中應用還比較少。隨著太陽能利用、熱泵供暖和電熱鍋爐這類以電力為能源的供熱設備的采用，熱水荔熱技術必將得到越來越多的應用。
