Il corpo umano è in condizione di benessere quando si disperde, senza sforzo, una quantità di calore pari alla quantità prodotta dalle sue funzioni vitali, unitamente all’attività fisica svolta ad un dato momento. Quando l’organismo è artificialmente obbligato ad aumentare i meccanismi che producono e disperdono il calore, lo stress che ne deriva porta disagio, influendo negativamente sulle performatività dell’individuo. La temperatura più importante per il comfort termico è quella detta temperatura operativa, che tiene conto sia della temperatura dell’aria che della temperatura radiante, o le due letture che determinano la quantità di calore scambiato dal corpo umano per convezione e radiazione. Anche l’umidità relativa, insieme alla pressione dell’aria e alla velocità esercitano una notevole influenza, governando la dispersione che si verifica attraverso l’evaporazione che accompagna la respirazione e la traspirazione. In realtà sarebbe più corretto parlare di condizioni termoigrometriche relative alle temperature, anche se in questo studio il focus sarà centrato sul calore.
Inoltre, con sistemi di riscaldamento naturale (così come con la maggior parte degli altri tipi di sistemi attualmente impiegati), l’umidità dell’aria non può essere controllata, con la sola parziale eccezione dei giardini d’inverno, dove è presente la vegetazione. La temperatura ottimale, oltre a dipendere da un numero di variabili ambientali (umidità relativa, pressione dell’aria e velocità), più fattori umani (abbigliamento e attività metabolica), è una considerazione soggettiva, tale che, anche nel caso in cui le migliori condizioni possibili fossero ottenute, ci sarebbe ancora una piccola percentuale di persone (circa il 5%) non soddisfatta.
Una volta impostate le condizioni desiderate, si rende necessario il riscaldamento: la differenza di energia tra l’interno dell’edificio e l’ambiente esterno provoca un trasferimento di calore dal primo a quest’ultimo, chiedendo l’introduzione di una quantità di energia pari a quella dispersa. A parte il calore disperso attraverso l’involucro edilizio e la funzione di ventilazione, il bilancio termico considera anche i carichi termici prodotti dalla radiazione solare e dalle fonti interne (gli occupanti, l’illuminazione artificiale e i dispositivi nell’edificio come elettrodomestici, cucine, computer ecc.) che producono tutti una certa quantità di calore. Quando in queste condizioni termiche i guadagni non bastano a compensare la dispersione, devono essere attivati i sistemi meccanici; l’obiettivo del riscaldamento naturale è ridurre al minimo (o, se possibile, eliminare) l’uso di tali sistemi.