Биоклиматичните елементи се класифицират на пасивни и активни. Активните слънчеви системи са насочени към улавяне на слънчева енергия чрез механични  и/или електрични системи: слънчеви колектори (за отопление на вода или пространство) и фотоволтаични панели (за производство на електрическа енергия). Повече информация за активните системи е осигурена от наръчника за възобновяеми енергийни източници.

Сградите, построени със пасивен слънчев дизайн максимизират ползите от слънцето, използвайки стандартни конструктивни черти, докато функционират с малко или без механична помощ.

Естественото движение на топлина и въздух  поддържа комфортни температури.

Пасивните системи са обяснени отдолу:

Пасивни слънчеви елементи: Директен добив  на слънчева енергия

Системите за директна полза от слънцето се състоят от обикновено остъклена повърхност с южно изложение и огромна термална маса, поставена в пространство между стените, подове и покриви. Най-обичайните събирателни  повърхности са прозорците, вътрешни дворове и покривни прозорци. В този тип система, слънчевата светлина минава през прозорците и топлината се впримчва в термалната маса в стаята. Достигнатите температури може да са до 27 градуса. Фигура 1 показва принципа на действие на улавящата слънчевото излъчване повърхност.

Фигура 1 : Пример на пасивна соларна повърхност

Остъклението  обикновено е най-важният фактор за икономия на енергия. Спестявания от отопление на пространството могат да са дори повече от 50%, в зависимост от вида и дебелината на избраното стъкло.

В сгради с южно изложение, със 60% остъклени повърхности- спестяванията благодарение на директен добив на енергия от слънцето варират между 15% и 40% в зависимост от изолационният материал. Обаче, същата повърхност изисква 55% повече климатизация през лятото. Затова е изключително важно да се поставят стрехи на сградата  и да има засадени  широколистни дървета.

Стрехите и дърветата осигуряват сянка през лятото и  преминаване  на слънчева енергия през зимата. Улесняващата кръстосана вентилация е много важен фактор (дoри по важен от термална изолация), когато се опитвате да избегнете климатизацията през лятото.

Цвета на събирателните повърхности има огромно влияние на финалните резултати. Черното е цвета с най-добрият капацитет за улавяне на светлината, докато белият е с най-лошият.

Термалните маси трябва да са направени от гъсти и дебели  материали, за да могат да задържат топлина, дори и при липсата на директна слънчева светлина. За термална акумулация, подовете трябва да са между 5 и 15 см дебели, а вертикалните стени между 5 и 10 см дебели.

Пасивните елементи за директен добив на енергия  от слънцето отговарят бързо на слънцето, като това ги прави препоръчителни за сгради, които се използват сутринта, като например училища. Разходите за допълнителната строежна работа, която трябва да се направи  са обикновено ниски.

Пасивни соларни елементи: Косвен добив на слънчева енергия

Системите за недиректен добив на слънчева енергия използват същите материали и  принципи за дизайн, както и системите за директен добив, но поставят  термалната маса между слънцето и  мястото, което трябва да се отоплява.

С пасивните елементи за непряк добив  на слънчева енергия могат да се достигнат температури до 70  градуса. (спомнете си, че елементите за директна сл. енергия могат да достигнат температура до 27 градуса). Така тези системи са повърхности за складиране на голямо количество енергия. Високите температури се достигат бавно и се губят бавно, затова те са подходящи за сгради, които са с  висока вечерна и нощна обитаемост. Термалното отлагане варира между 6 и 8 часа. Те се нуждаят от 50 до 80 % повече термална маса, в сравнение със елементите за директен добив на светлина. През лятото те използват стрехи, за да се избегне прекомерно затопляне.

Тези системи оказват влияние на глобалният дизайн на сградата, така че те се препоръчват за структури с променен дизайн.

Най-обичайните елементи са:Термални стени със затоплен въздух, Тромбови стени, Масови стени, Колектори и пълнители.

Термални стени с предварително затопляне на въздух: Студеният въздух минава през цепнатина, направена на дъното на прозореца към пространството между прозореца и стената. Там въздуха се затопля и преминава към стаята.

За да се увеличи ефективността, стената трябва да е черна, за да се подобри улавянето на сл. енергия. В допълнение на затопленият въздух има също топлина от проводимост през стената.

Термалните стени обикновено се правят с дебелина 20-25см. Пространството между стената и стъклото варира между 5 и 15 см.

Пропорцията на цялата площ на стената:площта на отворите е обикновено 0.01.

Тромбoви  стени: Принципа на функциониране на тромб стените е много подобен на този на термалните стени, с предварително затоплен въздух, но без отвори във външното стъкло. В този случай, отворите са разположени на върха и в дъното на стената.

Слънчевото излъчване се събира и впримчва между прозореца и термалната маса и затопля въздуха, който се насочва към стаята чрез отворите, които са на върха на стаята. Тогава студеният въздух се придвижва, за да заеме мястото си във цепнатината в дъното на стената. Термалната маса продължава да абсорбира и да задържа топлина, за да я излъчва обратно към стаята, след като залезе слънцето. Може да се поставят тампони във отворите, за да се предоврати излизането на топъл въздух през тях през нощта.

Фигура2: Принцип на функциониране на Тромб стени

Масивни  стени:тези стени са вид Тромб стени без никакви отвори. Топлината се получава  чрез проводимост през стената.

Колектори и пълнители:колектора, направен от стъклени повърхности, абсорбира слънчевото излъчване, предизвикващо парниковият ефект. Топлината в колектора тогава преминава към къщата през тръби и процепи.

Пълнитeлите са елементи с голям капацитет за складиране на енергия. Те абсорбират енергия от слънцето и затоплят въздуха, циркулиращ през него. Този топъл въздух тогава потича към стаята, която трябва да се стопли. Пълнителите могат да се използват също за охлаждане. Фигура 3 показва принципа на функциониране на колектори и пълнители.

Фигура 3:Принцип на функциониране на пълнители и колектори

Изолирани системи: Слънчеви пространства и атриуми

Слънчеви пространства за  жилища и предверия за по-големи сгради, представят допълнително пространство със атрактивни архитектурни качества. При определени климати те могат също така да предложат предпазване  от неблагоприятен климат на приемлива цена.

Тези системи са резултат от комбинация от системи за директен и индиректен добив. Те са направени от голяма стъклена повърхност, включваща термална маса (по-голяма от тези в Тромбо стените), намираща се между външната стена на сградата и стъклената повърхност.

Принципа на функциониране е подобен на този на Тромбо стените. През лятото слънчевите пространства трябва да са покрити със стрехи, дървета или други елементи за сянка. Ако това не стане, ще се достигнат непоносими температури. Ефекта може да бъде смекчен като се правят пролуки във стъклената повърхност, позволявайки на въздуха да циркулира. Подовете и стените са съхраняващите повърхности във случаят. В зависимост от пространството и дизайна на сградата има различни видове атриуми.Те могат да са прекрипени към сградата, да са самостоятелно висяща структура, или да се интегрират във сградата като прозорци, вътрешни дворове и галерии. Фигура 4 показва начина на действие на атриум:

Фигура 4:Принцип на действие на атриум  и слънчеви пространства

Пропорцията на стъклената повърхност:площта на пода трябва да е между 0,1 и 0,5. Ако сградата е правилно ориентирана, това значи да е със южно изложение, пропорцията варира от между 0,6 и 1.6. През зимата, през нощта, средната температура във предверието е между 5 и 16 градуса, а през денят около 30 градуса. През летен ден, температурата варира между 15 и 25 през нощта и може да достигне повече от 35 градуса през денят. Ако няма отвори за проветрение във стъклената повърхност, температурата лесно може да премине над 50 градуса през летен ден.