直接測熱法是測定整個機體在單位時間內(nèi)向外界環(huán)境發(fā)散的總熱量。此總熱量就是能量代謝率。如果在測定時間內(nèi)做一定的外功，應(yīng)將外功（機械功）折算為熱量一并計入。右圖是21世紀初Arwater-Benedict所設(shè)計的呼吸熱量計的結(jié)構(gòu)模式圖。它是由隔熱密封的房間，其中設(shè)一個銅制的受試者居室。用調(diào)節(jié)溫度的裝置控制隔熱壁與居室之間空氣的溫度，使之與居室內(nèi)的溫度相等，以防居室內(nèi)的熱量因傳導而喪失。這樣，受試者機體所散發(fā)的大部分熱量便被居室內(nèi)管道中流動的水所吸收醫(yī)|學教育網(wǎng)搜集整理。根據(jù)流過管道的水量和溫度差，將水的比熱考慮在內(nèi)，就可測出水所吸收的熱量。當然，受試者發(fā)散的熱量有一部分包含在不感蒸發(fā)量中，這在計算時也要加進去。受試者呼吸的空氣由進出居室的氣泵管道系統(tǒng)來供給。此系統(tǒng)中裝有硫酸和鈉石灰，用業(yè)吸收水蒸氣和CO₂管道系統(tǒng)中空氣中的O₂則由氧氣筒定時補給。

直接測熱法的設(shè)備復雜，操作繁鎖，使用不便，因而極少應(yīng)用。