在過去的十幾年間，大量使用化石燃料以及地下能源資源有限的問題加強了人們對發展可再生能源的興趣。減少二氧化碳的排放以及控制它對環境的影響也已成為世界當務之急。

在建筑能效方面提出的近零能耗建筑的概念（nZEB）以及20-20-20的客觀目標被認為是減少能耗的重要挑戰，尤其是占能耗總量40%的建筑行業，在這方面改善那些老舊且不保溫建筑的能效有很大的潛力。

利用可再生能源和廢熱的主要問題在于很難長時間的儲熱。以前人們一直注重改善用于利用可再生能源或廢熱的單一組件上。目前提高長時間儲存效率被認為是一個重大的挑戰，尤其是當可再生能源需要被保留下來時。在這個方面，最廣泛的各種規模的可再生能源技術都涉及到太陽能。例如太陽能電廠產生熱量為建筑提供熱能或生活熱水，又如混合干燥劑冷卻系統和太陽能吸收廠。最廣泛的太陽能集熱器是平板式和真空管式，后者常用于制造高溫或減少太陽能集熱面積，而其他種類的集熱器也可以在市場上找到，但它們都用于一些特殊的場合。例如：未上釉的類型常用于加熱游泳池，同心管集熱器、拋物面槽式太陽能集熱器、拋物面碟式太陽能集熱器都用于電廠系統。

近年來，地源熱泵技術已被廣泛研究，因為相比于應用更廣泛的空氣源熱泵，它是競爭最激烈的暖通空調系統。地源熱泵系統是一項很有前途的技術，它既可以把地下巖土作為一個熱源，也可以作為一個儲存熱量的散熱器。作為熱源，巖土體溫度影響熱泵的效率。空氣-水熱泵的應用中，環境溫度隨著當地氣溫全年都是相當易變的；空氣源熱泵的能源效率也是隨時間變化的。熱泵制熱模式下化霜能引起性能衰減。由于利用低溫可以使熱泵獲得更穩定的性能。

當地源熱泵系統的累計熱負荷和累計冷負荷幾乎是平衡的時候，它可以高效的工作。事實上，在冬季從地下提取熱量用于供熱，而熱量在夏天注入地下，即實現了熱力補償。當建筑負荷曲線以供熱或制冷為主時，地下負荷將不平衡，平均地溫會降低或增加。這一現象被稱為“熱漂移”，其主要后果是降低了熱泵的長期效率。在某些情況下盡管建筑的熱負荷不平衡，但地下水徑流可減少熱漂移的影響，恢復周邊地區的熱力條件。