本论文依据我国北方农村能源利用现状、农宅建筑特点、农民生活习惯、农村资源条件等农村特点，结合仿真模拟和实测调研等方式，对降低北方农村地区供暖煤耗、改善室内外环境进行了技术策略以及关键技术的研究。论文的主要创新性工作为：①提出供暖“零煤耗”这一适合于北方农宅可持续发展的新理念，并结合北方农宅的建筑现状和资源条件，给出了基于建筑本体节能，依靠太阳能和生物质能源解决供暖问题的技术策略；②依据农宅建筑形式和使用特点，建立适用于北方农宅的建筑热指标体系，为农村建筑节能标准制定和建筑节能深入开展奠定了基础；③分析了太阳能空气集热系统在农宅中的适用性，开发了一款低成本高效太阳能空气集热装置，并对对流型与辐射型两种形式的供热末端对农宅室内热环境影响进行了模拟及理论分析；④给出了典型地区的“零煤耗”农宅的具体实现模式。论文主要结论为：①实现北方供暖“零煤耗”不仅能够大大降低化石燃料的低效使用和由此引起的室内外环境污染和二氧化碳排放，而且能够显著改善农宅室内热环境，是实现我国北方农村地区能源环境可持续发展的重要途径；②与现有北方典型农宅相比，建筑本体节能（包括围护结构改善与被动式太阳能热利用）能够降低大约60%的供热负荷，在此基础上，采用太阳能空气集热系统和生物质能源高效利用，可以在技术上实现供暖“零煤耗”；③低成本高效太阳能空气集热系统在太阳能资源丰富的北方地区有较好的适用性。对于典型农宅的一般使用模式，模拟分析结果表明在相同的输入能量下，该种形式的供热末端比辐射型末端能够产生更高的室内操作温度；④高效生物质炉灶结合炕体蓄热可以解决夜间的建筑供热问题，对农宅“节煤减排“的贡献率可达20%以上。炕体的上炕板材料热物性和炕体的合理热容是炕体优化的关键参数。本论文的研究成果可以广泛应用至北方农村地区，为新农村能源环境的建设起到积极作用。