Pod pojmom termalna masa podrazumeva se osobina materijala da zadržava i akumulira višak toplote iz okoline, a zatim da postepeno tu akumuliranu toplotnu energiju otpušta kada temperatura okoline opadne. Ova osobina može se korisno primeniti pri konstruisanju sistema pasivnog solarnog dizajna, ali se na umu moraju imati ostale osobine materijala, kao i klimatski uslovi prilikom dizajniranja ovakvog sistema.
Beton, kamen, zemlja, ali i voda imaju visoki stepen akumulacije toplote i stoga su najpogodniji za izradu ovakvih grejnih elemenata. Mogu se izvesti kao zidovi usmereni ka jugu (na severnoj hemisferi) ili severu (na južnoj hemisferi), direktno izloženi sunčevom zračenju, ili iza prozora, a takođe se mogu izvesti i kao podne obloge, koje se zagrevaju sunčevim zračenjem. Materijal koji će se koristiti i princip koji će biti primenjen zavisi od podneblja i geografskih karakteristika lokaliteta.
Betonski, kameni ili zidovi od opeke, okrenuti ka strani koja je najviše izložena suncu u toku godine, služiće da tokom dana akumuliraju toplotu, kako bi je tokom hladnijih noći emitovali u prostorije. Ovaj prenos ne mora biti direktan, već se može koristiti ventilacioni sistem, ili koristiti prirodna osobina vazduha, usled koje se topliji vazduh podiže, a hladniji spušta. Prozori ispred ovih elemenata trbaju da budu takvi da sprečavaju gubitak toplote, a pomažu akumulaciju.
S druge strane, ako su i noći tople, treba omogućiti da se putem ventilacije višak toplote emituje spolja, a ne unutra. U podnebljima u kojima vladaju velike vrućine, najbolje je iskoristiti ovaj efekat tako što će se izraditi debeli, masivni zidovi, koji će akumulirati svu spoljašnju toplotu, ali je neće emitovati unutar objekta. Betonski zidovi deblji od 15 cm ne sprovode toplotu sa jedne na drugu stranu, tako da pružaju jednu vrstu izolacije. Višak toplote, akumuliran u toku dana, zidovi emituju u okolnu.
U podnebljima sa promenljivim klimatskim uslovima, potrebno je ovakve zidove zaštititi od letnjeg sunčevog zračenja izgradnjom nadstrešnice ili sličnog zaklona (zastora), koji će sprečiti da letnje sunce, visoko na horizontu, zagreva termalne elemente, a s druge strane omogućiti zimskom suncu, koje je niže na horizontu, da zagreva termalne elemente. Na taj način sprečava se pregrevanje leti, a zimi temperatura u objektu varira u manjoj meri, jer termalni elementi postepeno otpuštaju toplotnu energiju.
Leti:
Zimi:
Još jedan način upotrebe termalnih elemenata jeste pomoću vode. Voda vrlo dobro zadržava toplotu koju akumulira tokom dana, a kada su noći hladnije ta toplota se može iskoristiti na više načina. Najjednostavniji način jesu limena burad, ofarbana u crno, napunjena vodom, koja su izložena sunčevom zračenju kroz prozore, ili staklenik. Uveče se ovi elementi mogu preneti u druge prostorije u objektu, gde je potrebno grejanje.
Komplikovaniji sistem sastoji se od cevovoda koji sprovodi zagrejanu vodu u ostale prostorije u kući, a reguliše se pomoću ventila, tako da imamo kontrolu koje prostorije će se grejati, a koje ne. U ovom slučaju ne moramo koristiti običnu burad, već cevovod koji se proteže celom dužinom i širinom zida izloženog sunčevom zračenju.
Treći princip sastoji se u izgradnji termalnih elemenata u podu objekta. Na taj način je masivni pod tokom toplijih intervala izložen suncu, a u hladnijim periodima otpušta višak toplote unutar objekta. Ovakav vid je možda i najudobniji za stanovanje, jer je sličan efektu podnog grejanja. Potrebno je samo voditi računa da je dovoljna masa izložena sunčevom zračenju i da postoji sistem koji će onemogućiti zagrevanje poda tokom toplijih dana.
S obzirom na raznovrsnost materijala koji se mogu upotrebiti, načina na koji mogu biti primenjeni, podneblja i uslova izgradnje, ovi sistemi mogu biti raznovrsni, pa čak biti i kombinacija različitih materijala i principa. U svakom slučaju treba imati na umu da ovi sistemi predstavljaju samo pomoćne sisteme i ne mogu u potpunosti održavati stalnu temperaturu u objektu, ali se pomoću njih može umanjiti potrošnja energije za zagrevanje i do 25%.
