Механизм явления давно описан свойствами воды . Вода не сжимаемая жидкость. Поэтому, если есть тепловой перепад то и будет циркуляция. Направленная в сторону где температура ниже

И снова нет. Плотность воды зависит от температуры, иначе бы коллектор не работал.