Виявлено основні тенденції розвитку сонячної енергетики стосовно розв'язання задач теплопостачання та охоложення. Розроблено основні вимоги для сучасних сонячних систем та нові рішення для геліосистем (ГС) з плоскими сонячними колекторами (СК) з урахуванням мінімізації енерговитрат й екологічно шкідливих наслідків їх практичного застосування. Розроблено математичну модель термосифонної сонячної системи ГС. Проведено обгрунтування квазістаціонарності режиму теплообміну для колектора, трубопроводів, а також для характеру ламінарної течії рідини у замкненому гідравлічному контурі ГС. Наведено алгоритм розрахунку густини сонячної енергії, яка припадає на одиницю площі похилого колектора для будь-якого його розташування на Земній поверхні (розрахунки проведено у середовищі математичного пакета Matlab). Запропоновано методику розрахунку оптимального нахилу плоского СК щодо горизонту залежно від широти місця, за якого поглинювана сумарна енергія має максимальне значення. Проведено експериментальні дослідження натурних зразків плоских СК на полігоні. Розроблено схемні рішення та принципи інженерного оформлення ГС і сонячних водоаміачних холодильних систем, а також повномасштабні пілотні установки сонячного нагрівання та охолодження (систем теплопостачання в Україні, холодильних систем в Алжирі), що підтвердили високі характеристики створених систем.