Ohne den Einsatz aktiver Technik, z. B.
Pumpen, können solaren Gewinne erzielt werden. Ein Beispiel sind
aktivverschattete Fenster, durch die besonders im Winter die Strahlen der tiefstehenden Sonne in das Haus eindringen können und es erwärmen. Im Sommer sind sie zur passiven Gebäudekühlung einzusetzen. Das Gebäude selbst wird zu einer Art Sonnenfalle nach dem
Treibhauseffekt.
Auch zählen lichtdurchlässige Teile der äußeren
Gebäudehülle wie Wintergärten oder die transparente
Wärmedämmung zur
passiven Solarnutzung. Aufgabe des
Architekten ist es, die Gebäude so zu konstruieren, dass die nutzbare solare
Energie möglichst hoch ist, keine sommerliche Überhitzung eintritt und zusätzliche Verluste durch vergrößerte
Fensterflächen in vertretbaren Grenzen gehalten werden.
Der
Energieeintrag in das Gebäude erfolgt durch die
Wärmeabgabe der Heizwärme, von Personen, von der Beleuchtung und die von Haushaltsgeräten (innere
Wärme), sowie die der passiven solaren Erträge.
Wärmeverluste oder auch –gewinne, je nach Außentemperatur, entstehen durch
Wärmeleitung durch die Gebäudeaußenhülle (Transmission).
Zu weiteren Wärmeverlusten kann es durch die Lüftung des Gebäudes kommen; diese ist notwendig, um die
Luftqualität im Gebäude in bezug auf maximal erlaubte Konzentrationen an
Kohlenstoffdioxid (CO2) und bestimmte Schadstoffe, die relative
Luftfeuchte und an bestimmten Gerüchen zu gewährleisten. Zusätzlich kann innerhalb eines Gebäudes
Energie von den vorhandenen Speichermassen in Form absorbierter Solarstrahlung aufgenommen bzw. abgegeben werden. Zusätzlich kann durch die Speichermassen auch
Wärme infolge einer Übertemperierung der Räume gegenüber diesen Speichermassen aufgenommen und (zwischen-)gespeichert werden. Die
Wärmeabgabe erfolgt dann, wenn die Speichermasse wärmer als die umgebende Raumtemperatur ist.
Die
passive Sonnenenergienutzung basiert auf der
Absorption der
kurzwelligen Solarstrahlung entweder im Inneren eines Gebäudes nach dem Durchgang durch eine transparente Außenfläche oder an den Außenbauteilen von Gebäuden. Die absorbierte Solarenergie erwärmt die entsprechenden Bauteile, welche die
Energie wiederum über
Konvektion und langwellige Strahlung an die Umgebung abgeben. Das Ausmaß der aufgenommenen Sonnenenergie einer bestrahlten Fläche wird durch die Ausrichtung, die
Verschattung und den
Absorptionskoeffizienten der jeweiligen Absorberfläche bestimmt. Höhe und Zeitpunkt der
Energieabgabe der Bauteile wird durch die
Wärmeleitfähigkeit, die Dichte und die spezifische
Wärmekapazität des Absorbermaterials bzw. des dahinterliegenden Materials und der
Temperaturdifferenz zur Umgebung beeinflusst. Zusätzlich kann durch eine geeignete Ausrichtung und die bauliche
Verschattung die jahreszeitliche Wirkung der passiven Sonnenenergienutzung beeinflusst werden.