Pri toplovodnem ogrevanju je nosilec toplote voda. Pri tem izrabljamo naravni pojav, da se skoraj vsa telesa (trdna telesa, tekočine in plini) pri segrevanju raztezajo. Če segrejemo npr. 1 cm3 vode od 4°C na višjo temperaturo, zavzame večji volumen, kar pomeni (ker ostane celotna teža ista), da je 1 cm3 vode z višjo temperaturo lažji kakor 1 cm3 vode pri 4° C. Pravimo, da ima toplejša voda manjšo specifično težo kot hladnejša, je specifično lažja (pod 4°C so ti odnosi obrnjeni). Sl. 1 prikazuje princip toplovodnega ogrevanja: Segreta voda postane pri dnu kroglaste posode specifično lažja kakor njena okolica in se zato dviga navzgor, medtem ko teče hladna, torej težja voda, k dnu posode (delovanje sile teže), se tam segreje in spet dviga. V ogrevalni napravi na sl. 2 se dviga segreta voda po cevovodih do ogreval. Tam se ohlaja, ker oddaja toploto prostoru, postane zopet specifično težja in pada po cevovodih kot hladna voda nazaj v kotel, kjer se kroženje ponovno prične. Na ta način zagotovimo s segre¬vanjem in hlajenjem vode obtok v celotni ogrevalni napravi. Kotel mora biti na najnižjem mestu naprave. Vodo segrevamo navadno na 90°C. Pri tem mislimo na temperaturo vode v predtoku. Število in velikost ogreval morata. biti tako določeni, da ima voda v povratku 7O°C. Za dobro delovanje je pri toplovodnem ogrevanju zelo pomembno odzračevanje. Zrak, ki se nahaja v ogrevalih pri prazni napravi, se pri polnjenju stiska in visi kot tako imenovana zračna blazina v zgornjem delu ogrevala. Zaradi tega topla voda ogrevala ne more napolniti. Na ta način izgubimo torej ogrevalno površino. Zaradi tega odzračujemo na najvišjem mestu dvižnega voda ali pa z majhnimi ozdračevalnimi pipicami neposredno na ogrevalu. Pri enostavni gradnji toplovodnega ogrevanja vodimo vso vodo za ogrevanje po enem dvižnem vodu na podstrešje, odkoder teče nato zapored skozi posamezna ogrevala (s1.2). Tako dobe zgornji prostori toplejšo, spodnji pa že ohlajeno vodo. Zato morajo biti ogrevala v spodnjih prostorih večja kot v zgornjih. Pogosteje uporabljamo dvocevni sistem, pri katerem vodimo dotekajočo vodo za ogrevanje in odtekajočo, ohlajeno vodo v dveh različnih cevovodih (sl. 3). Pri tem se lahko razdeli voda na podstrešju ali v kleti. Pri obeh možnostih so priključena ogrevala eno za drugim na predtočni vod. Iz njih se vrača voda v skupni povratni vod, ki dovaja vodo zopet v kotel. Opisane naprave so, ko začno obratovati, napolnjene s hladno vodo. Na njihovem najvišjem mestu je nameščena raztezna posoda; vanjo se steka toliko vode, za kolikor se poveča njen volumen pri segrevanju.