Υπάρχουν πολλές μέθοδοι για τη διατήρηση άνετων θερμοκρασιών σε ένα κτίριο, συμπεριλαμβανομένης της χρήσης ορυκτών καυσίμων και ηλεκτρικής ενέργειας για την παραγωγή θερμότητας. Πολλές φορές, τα συστήματα θέρμανσης απαιτούν μηχανικά ή ηλεκτρικά συστήματα για να λειτουργήσουν σωστά. Ο παθητικός ηλιακός σχεδιασμός, ο οποίος μπορεί επίσης να είναι γνωστός ως παθητικός ηλιακός σχεδιασμός κτιρίων ή κλιματικός σχεδιασμός, είναι μια μέθοδος θέρμανσης και ψύξης ενός κτιρίου χρησιμοποιώντας φυσικές διαδικασίες. Ο στόχος του παθητικού ηλιακού σχεδιασμού είναι η διαχείριση αυτής της ηλιακής θερμότητας καθ’ όλη τη διάρκεια του έτους, δροσίζοντας το εσωτερικό ενός κτιρίου το καλοκαίρι και θερμαίνοντάς το το χειμώνα.
Μια σημαντική πτυχή του παθητικού ηλιακού σχεδιασμού είναι η διαμόρφωση ενός κτιρίου με βάση το τοπικό κλίμα. Η διαδρομή του ήλιου κάθε μέρα είναι διαφορετική για κάθε τοποθεσία στη Γη, επομένως ένα κτίριο συνήθως μπορεί να σχεδιαστεί για να εκμεταλλευτεί αυτή τη θέση. Η εξέταση της ετήσιας διαδρομής του ήλιου είναι ένα σημαντικό βήμα στον παθητικό ηλιακό σχεδιασμό. Άλλα σημαντικά βήματα μπορεί να περιλαμβάνουν τη φθορά των ανοιγμάτων, τα ενεργειακά αποδοτικά παράθυρα και την ειδική μόνωση που κατασκευάζεται για την αποθήκευση και την αναδιανομή της θερμότητας με βάση συγκεκριμένα τοπικά καιρικά μοτίβα. Αν και ο συγκεκριμένος σχεδιασμός αλλάζει με βάση τις τοπικές συνθήκες, τα περισσότερα παθητικά ηλιακά σχέδια περιλαμβάνουν μερικά χαρακτηριστικά.
Γενικά, ένας αποτελεσματικός παθητικός ηλιακός σχεδιασμός θα περιλαμβάνει κάποιο είδος συλλέκτη θερμότητας, όπως μεγάλα παράθυρα που βλέπουν στον ήλιο και σκουρόχρωμα εξωτερικά υλικά. Η θερμότητα μπορεί να απορροφηθεί ή να συλλεχθεί και ο σχεδιασμός μπορεί να περιλαμβάνει κάποιο είδος αποθηκευτικού μέσου. Αυτό συνήθως ονομάζεται θερμική μάζα και επιτρέπει τη διανομή της θερμότητας με όποιον τρόπο είναι απαραίτητο. Σημαντικά στοιχεία σε έναν αποτελεσματικό παθητικό ηλιακό σχεδιασμό μπορεί επίσης να περιλαμβάνουν τρόπους ελέγχου της ηλιακής θερμότητας, όπως με ορισμένα μεγέθη δωματίου και οροφής. εξωτερικοί προεξοχές για προστασία των παραθύρων από τον καλοκαιρινό ήλιο. και αεραγωγοί σχεδιασμένοι να κάνουν χρήση φυσικών διεργασιών θερμότητας, όπως αγωγιμότητα, μεταφορά και ακτινοβολία.
Πολλά στοιχεία σε ένα παθητικό ηλιακό σχέδιο μπορούν να λειτουργήσουν τόσο για σκοπούς θέρμανσης όσο και για ψύξη. Για παράδειγμα, τα παθητικά συστήματα ηλιακής θέρμανσης μπορεί να χρησιμοποιούν παράθυρα που βλέπουν στον ήλιο. Αυτό επιτρέπει στο φως και τη θερμότητα να εισέλθουν σε ένα χώρο όπου μπορεί να συγκρατηθεί ή να ανακατανεμηθεί. Η πλευρά του κτιρίου που βλέπει στον ήλιο μπορεί επίσης να είναι κατασκευασμένη με σκούρα υλικά για να βοηθήσει το κτίριο να απορροφήσει τη θερμότητα και να την αποθηκεύσει για μετέπειτα διανομή. Ωστόσο, όταν ένα κτίριο πρέπει να ψύχεται, τα στοιχεία παθητικού ηλιακού σχεδιασμού μπορεί να περιλαμβάνουν αεραγωγούς που εκμεταλλεύονται τη φυσική ροή ανέμου ή ειδικά σχεδιασμένες εισαγωγές που προορίζονται να επιταχύνουν τις εισερχόμενες ταχύτητες ανέμου.