植物墙的节能效果依赖于它们对建筑内部和外部间环境热传导影响的能力。主要影响建筑立面热量传递的外部因素有(i)大气和地表的太阳热辐射，(i)气温，(ii)相对湿度，(ⅳ)风速。植物墙上的植物和其他部件，例如种植基质和支撑结构，削弱了这些气候因素对建筑外墙表面的影响，并由此减少了通过立面的热量传导，已达到减低供热制冷能耗的目的。
　　理解植物墙和个体热物理过程间的能量平衡，对于评估植物墙对建筑热性能和节能潜力是至关重要的。下图展示了覆盖植物层的建筑立面表面的能量平衡和通过立面的热量流动(盖茨,2003)，(坎贝尔,1998)，(琼斯,1992)。植物覆盖的立面的能量平衡包括多种热量流动，接受的太阳辐射，立面和天空地表、植物层间的红外线辐射交换，传向和传出立面的对流，植物层的水分蒸发量，立面材料的蓄热量以及通过立面的热传导。
　　总之，植物层作为一个附加的隔热层，通过以下几点提高了建筑立面的热性能遮蔽外墙使之免受太阳辐射使外墙不暴露在风中为外墙周边空气降温沿植物立面布置种植基质层(土壤或无机介质)，增加外墙的隔热值，例如生命墙。
　　植物遮阴
　　建筑外墙的植物层通过叶片拦截了全部辐射的一部分，反射了一部分，将剩下的传导进后方的外墙。由于这种遮蔽效果，植物层后方的建筑外墙立面表面的温度和温度梯度(内表面和外表面的温度差异)通常比无遮蔽的立面低(狄，199)，(伊维莫夫保罗,2009)，(保屋野,1988)，(N。H。,2010)，(佩里尼,2011)，(佩雷兹,2011)(斯特恩伯格,2011)，(苏索洛娃，2013)，(苏索洛娃,2014)。因此，由立面表层温度梯度驱动的，通过植物墙的热传导也相应减少。这种影响可以通过一张拍摄于温暖正午、攀爬于砖墙的常春藤藤蔓的红外图像说明。裸露的墙体与覆盖植物的立面间的温度差约为129(20°F)。
　　传导到外墙表面的太阳辐射量，随着叶片密度以指数方式递减，叶片密度通常用叶面积指数(LAI)表示(坎贝尔，1998)。叶面积指数是立面或平面单位面积上的叶面积，同时与其他植物参数有关，如叶片尺寸，植物层厚度和密度。
　　叶面积指数是单位表面积上叶片的总投影面积，随植物叶片大小、密度和植物年龄的不同而变化。对于那叶片松散，没有完全覆盖墙面的年轻植物，到3~5年的叶片稠密的成熟植物，这个比值在小于1的范围内变化(于，06)，(卡梅伦,2014)。
　　植物阴影帮助减少通过外墙的热传导，因此降低了建筑的热吸收和制冷负荷狄,1999)，(苏索洛娃2013)，(苏索洛娃2014)。制冷负荷的减少，降低了全年空间调节的能源使用量和最高电量需求。
　　只有在外墙暴露在阳光下时，植物遮光对建筑立面热性能才有显著的影响，在夜间、阴天或是植物墙立面永久笼罩在周围物体的阴影中时不起作用(保屋野，1988)，(伊维莫夫保罗,2009)，(N。H。王,2010)，(苏索洛娃2014)。事实上，由于叶子浓密，通常立面的表面温度在夜间更高，因为植物多少阻碍了立面向夜空的热辐射，从而影响了立面的自然降温。暴露于阳光下最大的立面朝向，自然表面温度和通过立面的热传导减少最多。事实上，在北半球，东侧和西侧墙上的植物对立面热力性能的提升最高(伊维莫夫保罗,2009)，(佩里尼,2011)，(苏索洛娃,2014)。植物遮阳主要作为一种减少热能吸收和满足降温需求的方法，它只在热带气候地区才能全年发挥作用，在温带和寒带气候地区只在夏天有效。如果在冬季使用，植物层实际上降低了暴露于阳光下的外墙的热性能(东侧、西侧、南侧)，因为它阻碍了对墙体的太阳辐射，增加了室内空间的热量损失(黄,1987)。在阳光照射的立面方向上使用落叶植物可以解决这一问题。这些植物在夏季提供遮阳，寒冷的月份叶子脱落。
　　降低风速
　　外墙的植物层减少了通过叶片的风。在植物后面的立面表面周围空气流动减慢的情况下，这层几乎静止的围绕着植物叶片和枝干的空气，充当一层附加的保温层。例如德瓦尔和马丁利的研究，评估了植物防风墙的安装对建筑的影响，观察结果是寒冷气候下一排在小型建筑前的树木，对立面上风速的削减达29~48%(德瓦尔,1983)，(马丁利,1977)。这些研究的结果表明，多孔的景观元素(例如乔木、灌木、植物)对于减少空气流速，同样比固体阻碍物更有效，而且有助于阻断涡流，使立面上的风压分布更均匀。另一项研究，测试了在荷兰一座两层的砖混建筑西北侧立面上覆盖的20厘米厚的常春藤层中心的空气流速，结果显示，植物覆盖的墙体附近的空气流速比那些无遮蔽的墙体附近的空气流速低84%。