温室内各种热量的得失达到相等的状态。它是进行温室热工设计的基本依据，也是温室作物种植制度、节能和栽培管理必须考虑的重要因素。对于种有植物的采暖温室而言，其热量平衡关系，可近似表示为：

△E＝(Q_sτ＋q_h＋q_r＋q_a＋q_b)-(q_ac＋q_l＋q_v＋q_e＋q_p＋q_sc)

式中 △E为温室热量收支差额；Q_s为室外太阳总辐射；τ为温室透光率；q_h为温室加热负荷；q_r为温室覆盖物内表面传入热量；q_a为温室构件、灯具、设备等附加辐射热量；q_b为温室内植物及土壤呼吸释放热量；q_ac为温室外表面通过对流热交换散出热量；q_l为温室覆盖面向外散出的长波辐射热量；q_v为通风换气的显热散热量；q_e为植物和土壤的蒸散潜热耗热量；q_p为植物光合作用吸收的热量；q_sc为土壤向温室外的水平方向传导热量。

温室内的环境温度在△E＞0时升高，在△E＜0时降低，在△E＝0时保持不变。白天太阳辐射是温室主要能源。经过温室覆盖面的反射与吸收剩余的太阳辐射能进入温室内到达植物层和地表面，再通过地表面和植物表面的反射与对流传导将热量传给空气，使温室内环境温度升高。夜间太阳总辐射Q_s为零，这时，温室覆盖面、植物表面和地表面通过辐射、传导、对流向外散出热量，同时使温室内环境温度降低。在采暖条件下，供暖系统向温室补充热量，从而延缓或削弱温室的降温变化（见图）。

除大气因素外，温室结构、覆盖材料的光学特性（对长、短波辐射的反射率、吸收率及透过率）、土壤状况、作物群体状况等都直接影响进入温室内的太阳总辐射量，进而影响温室内的热量平衡。温室内的环境温度随太阳总辐射量的变化而有明显的日、季变化。对密闭的非供暖单层覆盖温室而言，白天室内外温差随太阳总辐射量的增强而加大，室内气温比室外气温最高可达2倍。夜间太阳总辐射量为零，室内最低气温比室外最低气温仅高1～4℃，但在寒潮天气刚过，特别是白天为阴天，夜间转晴，风力微弱等特殊天气条件下室内最低气温会比室外最低气温还低1～3℃，称为温度的逆转现象，结果造成温室内昼夜温差比室外大。太阳总辐射不仅影响温室内环境温度，也直接影响温室内作物的生长发育，使产量表现出季节性变化。

采暖温室的辐射平衡与热量平衡示意