Când lumina soarelui lovește placa-de absorbție a căldurii din interiorul tubului de vid, fluidul de lucru din interiorul conductei de căldură fierbe și se vaporizează. Vaporii se îndreaptă continuu către condensatorul din partea superioară, unde se condensează în lichid. Fluidul de lucru condensat curge apoi de-a lungul peretelui tubului înapoi în secțiunea evaporatorului, completând ciclul. Acest tip de conductă de căldură, care absoarbe căldură și se vaporizează la un capăt și condensează și eliberează căldură la celălalt, realizând transferul de căldură prin schimbarea internă a fazei, este denumit în mod obișnuit conductă de căldură gravitațională. Conductele de căldură nu au un miez-absorbător de căldură. Lichidul condensat curge înapoi din secțiunea condensatorului în secțiunea evaporatorului prin gravitație, circulând automat fără energie externă. Acesta este procesul de colectare a căldurii a unui tub de vid cu conductă de căldură. Deoarece conductele de căldură se bazează pe gravitație pentru a circula fluidul de lucru, secțiunea evaporatorului trebuie să fie plasată sub secțiunea condensatorului în timpul funcționării. Dacă secțiunea evaporatorului este plasată deasupra secțiunii condensatorului, gravitația va împiedica returul condensului. Fără putere pentru a returna condensul în secțiunea evaporatorului, conducta de căldură nu va funcționa. Prin urmare, conductele de căldură sunt numite și diode de transfer de căldură{12}}unidirecționale. Această caracteristică a conductelor de căldură este ideală pentru colectoarele solare termice. Acestea transferă căldura solară absorbită într-un rezervor de apă, încălzind apa, cu transfer de căldură ireversibil. Cu alte cuvinte, ei absorb căldura în timpul zilei, dar o eliberează noaptea. Acest lucru reduce semnificativ pierderile de căldură și îmbunătățește performanța de izolare termică a colectorului.
Deoarece conductele de căldură se bazează în primul rând pe absorbția și eliberarea căldurii latente în timpul schimbărilor de fază ale fluidului de lucru și pe fluxul de abur pentru a transfera căldura și, deoarece majoritatea fluidelor de lucru au o căldură latentă de vaporizare mare, pot transfera cantități semnificative de căldură fără a necesita un volum mare de evaporare. Când aburul este saturat, diferența de temperatură în timpul curgerii și schimbării de fază este minimă. Peretele relativ subțire al țevii are ca rezultat un gradient de temperatură la suprafață foarte mic. Când fluxul de căldură este foarte scăzut, se obține o suprafață foarte izotermă, îmbunătățind conductivitatea termică. Unghiul de instalare al conductei de căldură are un anumit impact asupra performanței transferului de căldură.