כדי להבין את הבעיה התרמית, ואת האפשרויות להתמודד איתה, חשוב להכיר עקרון יסודי וחשוב מאוד – חוק שימור האנרגיה. הבנת המשמעויות של עקרון זה תסייע לנו בפתרון בעיות מעבר חום בקלות רבה יותר.
תחילה, נגדיר שני מושגים:
מבנה (c.v.) – הוא כל צורה גיאומטרית במרחב בעלת נפח מוגדר. מבנה יכול להיות: ארון תקשורת, חדר מגורים, משרד, בניין שלם או אפילו סתם "קוביית" אוויר במרחב. כל מבנה ניתן להגדיר ע"י ממדים פיזיקאלים של אורך, רוחב, גיאומטריה, מיקום וכו'. בחישובי זרימה ותרמודינמיקה מקובל להגדיר מבנה בתור "נפח בקרה" (Control Volume, c.v).
מעטפת מבנה – סך כל המחיצות העוטפות את המבנה מכל צדדיו. לדוגמא, מבנה מסוג "בית" יהיה בד"כ "עטוף" במחיצות כמו: בטון, בלוקים, זכוכיות, אלומיניום, פתחי אוויר ("קיר" אוויר) וכו'. על פי רוב, מעטפת המבנה מפרידה בין החלל הסגור שבתוך המבנה לבין החלל הפתוח לסביבה שמחוץ למבנה. בד"כ מעטפת המבנה גם מפרידה בין סביבה אקלימית קבועה ויציבה מבחינה תרמית לבין סביבה חיצונית דינמית ומשתנה.
חוק שימור האנרגיה
כלל יסוד בטבע הוא שאנרגיה לא נוצרת "יש מאין". כלומר, סך כל האנרגיה הנכנסת אל גוף מסוים תהיה תמיד שווה לסך כל האנרגיה היוצאת ממנו. החוק הראשון של התרמודינמיקה מתאר את חוק שימור האנרגיה בצורה מדויקת יותר באופן הבא: 
. כלומר, בכל נפח בקרה יתקיים כי השינוי באנרגיה הפנימית שווה לסך כל החום הנכנס אל המערכת פחות העבודה שבוצעה.
חום (Q) – צורת האנרגיה הנפוצה ביותר בטבע. מסומנת באות Q, נמדדת לרוב ביחידות של קילו-ג'אול kJ]] (ולא מעלות צלזיוס !).
עבודה (W) – צורת האנרגיה המשמשת להעתקה (הזזה) של גופים מנקודה לנקודה. עבודה היא האנרגיה ש'הושקעה' בגופים לצורך ביצוע פעולה כלשהי, בדר"כ מכאנית. לדוגמא: סיבוב טורבינה, עבודה חשמלית ועוד.
אנרגיה פנימית (U) – האנרגיה האגורה ("טעונה") בגוף. האנרגיה הפנימית של כל גוף תלויה במשתנים כמו: צפיפות החומר, כמות החומר (מסה), מהירות החומר, לחץ, טמפרטורה, לחות, גובה (אנרגיה פוטנציאלית), זמן, מקום ועוד. בחישובי זרימה ותרמודינמיקה נהוג לכנות חלק מן האנרגיה הפנימית בשם "אנטלפיה". האנטלפיה מבטאת את כמות האנרגיה (kJ/ kg) שיש ליחידת מסה של חומר מסוים, בעלת קיבול חום וצפיפות ידועה, ובתנאים של טמפ' ולחץ מסוימים.
חוק שימור האנרגיה קובע תלות הדדית בין שלושת המאפיינים הפיזיקאליים המרכיבים את החוק. כשערכו של האחד עולה – ערכו של האחר חייב לרדת. לדוגמא, ככל שהשינוי באנרגיה הפנימית יהיה גדול יותר ככה הגוף יתחמם פחות. והדוגמאות עוד רבות…
מאזן אנרגיה על מעטפת מבנים
עקרון שימור האנרגיה נכון לכל מצב ובכל מקום. בהתייחס למעטפת במבנים, נוכל לתאר את כמות החום החודר את המבנה ע"י משוואת מאזן האנרגיה הבאה:
כלומר, סך כל אנרגיית החום הנקלטת ביחידת קיר כתוצאה מקרינת שמש 
, שווה לסך כל החום המפונה מיחידת הקיר, הן אל הסביבה החיצונית 
והן אל תוך הבניין 
, בתוספת עלייה באנרגיה הפנימית שבתוך הקיר 
, ועבודה שבוצעה 
. העלייה באנרגיה הפנימית יכולה לבוא לידי ביטוי באגירה תרמית בחומרי המבנה, עלייה בלחות האוויר שבתוך הקיר, זרימת אוויר (אפקט ארובה למשל), ירידת בכמות החומר, ירידת בצפיפות האוויר ועוד.
במילים אחרות, ככל שמעטפת המבנה מבודדת יותר, ו/או קרינת השמש הנכנסת מבצעת עבודה גדולה יותר, ו/או השינויים באנרגיה הפנימית גדלים, ו/או כמות החום המפונה מן המעטפת החוצה גדל – כך כמות החום החודרת את המבנה תקטן.
ניתן לתאר את מאזן האנרגיה על יחידה של מעטפת מבנה גם באופן הסכמתי הבא: