保護我們免受天氣影響是建築的主要功能之一。這可以通過主動式手段(例如使用暖氣或空調設備)或被動式手段(例如運用太陽輻射、通風和有利於建築的材料)來達到。雖然製冷和暖氣技術的出現改善了室內條件,但它們也造成了一些不適合其建成環境的建築物的出現,導致其在製冷、制熱、保證內部舒適性等方面的成本十分高昂。如果沒有在當地氣候方面的詳細說明,裝有玻璃幕牆的辦公樓就會把複雜的空調系統的任務要求降低至維持內部溫度恒定。
建築物的外表皮是一個十分重要的部分,因為它充當了外部和內部氣候之間的過濾器,並且其在設計時應該充分考慮當地的氣候條件。在溫暖地區,外表皮通常需要盡可能增強建築物的通風,同時設置寬敞的窗戶和陰影區域。相反,在寒冷地區,外表皮傾向于引導陽光進入內部,從而保持建築物內的熱量。熱流總是從最熱的表面流向最冷的表面,並且當外表面和內表面的溫度不同時發生傳遞。
一些研究涉及到建築物中能量損失的主要形式。一般來說,牆壁的能量損失接近35%,門窗25%,屋頂25%,地板15%。這些熱量損失的方式為對流、傳導和輻射。熱量損失不可避免,但建築師有責任控制熱量損失的速度。可以通過使用適當的建築材料和技術,來建立和維護具有高水平隔熱性能的防水建築外表皮。
這時,需要強調隔熱能力和熱惰性的概念。隔熱能力減少了寒冷季節的熱量損失和炎熱季節的熱量增多。礦棉、陶瓷纖維、聚苯乙烯泡沫塑料和聚氨酯等隔熱材料通常具有許多孔隙,孔隙中的空氣或其他氣體為熱絕緣體。它們有助於減少熱量損失和得熱。在這篇文章中我們已經討論了如何計算傳熱係數,即U值。這個數值告訴我們與透過外表皮的能量相關的隔熱水平。如果計算結果數值很低,則外表面隔熱性能良好,如果數值很高,則表示外表面隔熱性能有缺陷。另一個重要的概念是熱惰性,這是材料保留熱量並緩慢向環境傳熱的特性。具有較強熱惰性的材料對大氣溫度的變化的反應有所延遲。對於白天和夜晚之間具有較大熱量波動的地區來說,熱惰性與之緊密相關。在沿海地區和氣溫日較差較小的地方,採用熱惰性較低的材料就足以防止高溫進入空間。