熱管被廣泛應用在航天、電子、余熱回收等眾多熱交換領域，主要原理是將液態的介質（如純水）密封在高純度的銅管內，并將管內的空氣排走，達到真空狀態，利用低氣壓下液體在相對低溫狀態下即可揮發的原理，液體變成氣體吸收周圍的熱量，變成氣體開始上升到頂端（冷凝端），再將熱量傳遞給吸熱體，完成熱量的輸送，蒸汽散熱變成液體后由于重力的作用，回流到底端變成初始狀態，液體-氣體-液體，兩次相變完成了熱量的輸送。
熱管集熱器有兩種，一種是大熱管，小熱管。
大熱管鑲嵌在涂有可選擇性鍍膜的銅（或鋁）基材上，密封在管式的高透光率的玻璃中，內部抽成真空。
小熱管是在普通真空管的基礎上插入鋁翼和熱管組成熱管集熱器，添加熱管的目的在于提高集熱器的安全性、穩定性，使原來玻璃直接加熱水，變成由熱管換熱加熱，使原來的開式系統變成閉式承壓運行；單根玻璃破損后，系統不會因此癱瘓，系統的穩定性得到改善。