태양열 시스템을 설치하여 난방 또는 냉방을 태양열로 충당할 수 있게 지은 주택. 태양열 시스템은 집열부(集熱部)·축열부(蓄熱部)·이용부(利用部)로 구성되어 있으며, 또 각 구성부 사이의 열전달 방법이
① 모두 기계적 강제순환방식에 의하는 것을 설비형(active) 시스템,
② 모두 비기계적 자연순환방식에 의하는 것을 자연형(passive) 시스템,
③ 주로 비기계적 자연순환방식에 의하나 약간의 기계적 강제순환도 첨가한 것을 혼합형(hybrid) 시스템이라 한다.

여기서 기계적 강제순환방식이란 펌프나 송풍기와 같이 외부로부터 다른 에너지를 소모하는 기계를 사용하여 열전달시키는 방식을 뜻하며, 반면 자연순환방식은 외부로부터 다른 에너지의 개입 없이 열전달이 자연적인 현상(전도·대류·복사)에 따라 이루어지는 방식을 뜻한다.

가장 널리 알려진 태양열 이용은 주택의 난방(냉방)이다. 대표적인 설비형 시스템은 전체 시스템이 열에너지의 흐름에 따라 6개소로 나뉘고, 각각에서의 작용을 순서대로 설명하면 다음과 같다.
① 집열:태양열 에너지가 집열기에 의해서 집열된다.
② 열전달 1:집열된 태양에너지는 집열기로부터 축열탱크까지 전달되는데, 이 때 열교환기와 펌프가 필요하게 된다. 집열기의 열전달 유체로서 에틸렌글리콜과 같은 부동액(不凍液)을 물과 50:50으로 섞어 사용한다.
③ 열저장:집열기로부터 전달된 태양열은 축열탱크 내에 온수로서 저장된다. 축열탱크의 크기는 대개 일사량(日射量) 없이도 1∼3일 동안 열에너지를 공급할 수 있도록 설계된다. 이 저장된 열의 일부분을 급탕온수용으로 사용할 수도 있다.
④ 열전달 2:축열탱크에 저장된 열은 여름 동안은 흡수냉동기를 작동시키는 곳으로 전달되고, 겨울철에는 실내의 난방코일로 직접 전달된다.
⑤ 냉방기구:열에너지에 의해 작동되는 흡수냉동기를 여름 동안 사용한다. 태양열 시스템에는 보조난방을 위한 가열기가 반드시 필요하며, 이는 필요시 흡수냉동기뿐만 아니라 실내공간 난방에도 반드시 사용된다. 흡수냉동기가 작동할 때는 보통 외기로 열방출이 되어야 하므로, 특수장치 팬, 코일 유닛 또는 쿨링 타워가 필요하게 된다.
⑥ 냉·난방:축열탱크 또는 보조난방 가열기로부터의 열에너지가 난방에 직접 사용된다. 흡수냉동기가 가동시에는 실내냉방이 또한 가능하게 된다. 1년을 통한 설비형 태양열 냉·난방, 그리고 온수 시스템의 효율은 약 40 % 정도이고, 난방과 온수만의 시스템은 그 효율이 약 25 %이다. 현재 설비형 태양열 냉·난방 시스템의 가장 흔한 문제점의 요소는 부식, 도관(導管) 시스템, 제어장치, 집열기 받침구조 등이다.

자연형 태양열시스템은 각 구성부 간의 에너지 전달방법이 자연순환(즉, 전도·대류·복사 현상)에 의한 것이므로, 특별한 기계장치 없이 태양에너지를 자연적인 방법으로 집열·저장하여 이용할 수 있다.
따라서 경제성이 높은 것은 물론 고장이 잘 나지 않고 오래 쓸 수 있으며, 관리가 쉽다는 장점이 있다. 태양에너지를 집열하는 방법에 따라 다음 세 방식으로 구분되며［그림 2］, 또 이 세 방식은 적당히 조합되어 이용된다.

〈직접획득형(direct gain type)〉 남향면의 집열창을 통하여 겨울철에 많은 양의 햇볕이 실내로 들도록 하여 얻어진 태양에너지를 바닥이나 실내벽에 열에너지로 잘 저장하여 야간이나 흐린 날의 난방에 이용할 수 있도록 한 것이다. 즉, 실내의 난방이 태양의 직사광선에 의해서 직접적으로 이루어지는 시스템을 말한다.

〈간접획득형(indirect gain type)〉 태양열에너지를 메이슨리벽이나 물벽에 집열한 다음, 열전도·복사·대류와 같은 자연현상에 의하여 실내 난방효과를 얻을 수 있게 한 것이다. 태양과 실내 난방공간 사이에 집열창을 앞에 가까이 둔 축열벽을 두어, 주간에 집열된 태양열이 야간이나 흐린 날에 서서히 방출되도록 한 것이다. 실내 난방이 태양광에 의해서 간접적으로 이루어진다는 데에 이 방법의 의미가 있다. 간접획득형으로는 트롬월(tromb wall)시스템과 지붕·연못시스템이 있다.

〈분리획득형(isolated gain type)〉 집열 및 축열부와 열이용부, 즉 실내 난방공간을 격리시켜 위치하게 한 형식이다. 이 방식은 실내와 단열되거나 떨어져 있는 부분에 태양에너지를 모을 수 있는 집열부를 두어 실내난방이 필요할 때 독립된 대류작용에 의해서 그 효과를 거둘 수 있도록 한 것이다. 즉, 태양광 집열과 축열이 실내 난방공간과 분리되어 있어 난방효과가 독립적으로 작동될 수 있다. 분리획득형으로는 흔히 자연대류식 난방시스템을 들 수 있다.

태양열주택을 건설하는 데 소요되는 비용을 일반주택과 비교하여 보면, 대략 다음과 같다.
예를 들어 30평 정도의 난방면적을 가진 도시형 주택을 기준으로 하여 비교하면, 그 건축시공비가 평당 ① 단열이 안된 일반주택 50만 원, ② 단열이 잘 된 일반주택 60만 원, ③ 자연형 태양열주택 70만 원, ④ 설비형 태양열주택 80∼90만 원 정도로 추산되며, 건축도면 설계비는 보통 시공비의 5∼6 % 정도이다.

즉, 일반주택을 태양열주택의 기준으로 단열하는 데는 비용이 평당 10만 원이고, 단열이 잘 된 주택에 자연형 시스템을 설치하는 추가비용은 평당 10만 원 가량이며, 또 만일 설비형 시스템을 설치한다면그 추가비용은 평당 20∼30만 원이다.

태양열주택의 연평균 태양열 난방률은 시스템 설계·기후조건·주택구조, 입주자의 생활습관에 따라 다르나, 일반적으로 잘 설계된 태양열주택은 그 종류를 막론하고 연간 난방 소요 열량의 50∼80 %까지를 담당할 수 있다.