Vienas iš daugiafunkcinių žaliųjų stogų privalumų yra pastatų termodinamikos gerinimas.
Tuo pat metu tyrimai parodė, kad žaliojo stogo šiluminei elgsenai ir jo efektyvumui didelę įtaką daro aplinkinis klimatas.
Žalieji stogai gali sušvelninti miesto šilumos salos reiškinį, o augalinis sluoksnis gali daryti įtaką patalpų šiluminėms sąlygoms.
Tyrimai rodo, kad skirtingi regionai, apželdinimo stiliai, augalinės medžiagos ir substrato sudėtis turi įtakos žaliųjų stogų šiluminėms savybėms.
Pavyzdžiui, žaliųjų stogų šiluminės savybės labai priklauso nuo drėgmės, kuri priklauso nuo regiono.
Tačiau paprastai žaliasis stogas kontroliuoja viso pastato temperatūrą ir sukuria stabilesnes sąlygas, išlaikydamas vėsą vasarą ir sumažindamas šilumos nuostolius žiemą.
Tačiau siekiant optimalaus šiluminio komforto ir tvarumo, patariama taikyti tiek augalinę sistemą (žaliąjį stogą), tiek minimalią sintetinę izoliaciją.
Žaliasis stogas vasarą atvėsina temperatūrą dėl garavimo, fotosintezės ir šešėliavimo.
Tyrimai parodė, kad... žaliųjų stogų paviršiaus temperatūra, palyginti su įprastiniais stogais, sumažėjo ne daugiau kaip 18 °C. didėjant žaliojo stogo dangai, temperatūra mažėja dar labiau. žalieji stogai gali stabilizuoti paros temperatūros svyravimus.
Žiemą žalieji stogai sumažina konvekcinius šilumos nuostolius, nes šilumos srautas yra mažesnis nei konvekcinio stogo.
Esant ekstremalioms oro sąlygoms – minusinei temperatūrai, vėjui ir lietui – žaliųjų stogų nauda padidėja, nepaisant to, kad augmenija yra neaktyvi.
Žiemos šiluminė nauda priklauso nuo augmenijos tipo ir sluoksnių medžiagos savybių (storio, fizinės struktūros ir šilumos laidumo).
Augalijos sluoksnis yra geresnis izoliatorius nei substrato sluoksnis.
Žaliojo stogo efektyvumas sumažėja, kai į jį įsiskverbia ledas, dėl kurio padidėja šilumos nuostoliai, nes pasikeičia dirvožemio šiluminės savybės.