Основные направления научной деятельности: математическое моделирование теплового режима зданий, экспериментальные исследования теплового режима зданий в экстремальных климатических условиях, разработка научных основ проектирования энергоэффективных зданий как единой энергетической системы, руководство строительством двух первых в России жилых многоэтажных энергоэффективных зданий, исследования микроклимата в соборах-музеях Московского Кремля, создание научных основ оптимизации параметров внутреннего климата памятников архитектуры.

Автор более 400 работ, в том числе 7 монографий («Математическое моделирование теплового режима зданий», «Энергоэффективные здания» и другие), учебника «Инженерное оборудование зданий». Руководил защитой 19 кандидатских и 3 докторских диссертаций.

Награды: золотая медаль МЭА, ASHRAE Fellow, медаль ордена «За заслуги перед Отечеством» II степени, медаль РААСН, диплом Межправительственной группы экспертов по изменению климата (IPCC) за вклад в работы, по итогам которых IPCC была награждена Нобелевской премией мира (2007).