В работе рассмотрены вопросы обоснования теплотехнических характеристик стеновых конструкций жилых зданий с использованием средств оптимизационного моделирования. Актуальность работы определяется как потребностью в снижении себестоимости объектов жилищного строительства и соответствующих эксплуатационных затрат, так и недостаточной степенью проработанности вопросов технико-экономического обоснования использования теплоизоляционных материалов в стеновых конструкциях. На основе результатов обзора и сравнительного анализа научных трудов по соответствующей тематике сформировано математическое описание процессов термического сопротивления и теплопередачи в стеновой конструкции, выполнены вычислительные эксперименты с целью анализа зависимости теплотехнических характеристик конструкции от ее исполнения. Сформированы аналитические модели зависимости стоимости применяемого теплоизоляционного материала в элементарном объеме от технических характеристик материала. Разработана оптимизационная модель обоснования характеристик теплоизоляционного материала в составе стеновой конструкции на основе критериев изменения коэффициента теплопередачи конструкции и срока окупаемости соответствующего конструктивного решения. Разработана и реализована на практическом примере методика обоснования теплотехнических характеристик стеновых конструкций жилых зданий.