Deux phénomènes physiques différents peuvent être utilisés pour optimiser la ventilation naturelle : les surpressions/dépressions provoquées par le vent ou les turbulences à l’extérieur du bâtiment et le tirage thermique.

Le plan de pression neutre est un facteur décisif pour le dimensionnement des ouvrants de ventilation naturelle soumis aux effets de tirage thermique. Le plan neutre est un plan horizontal imaginaire, où la pression interne est égale à la pression atmosphérique externe.

Au niveau du point de pression neutre, les orifices d’entrée d’air sont très peu efficaces. Au-dessus du plan neutre, la pression interne est supérieure à la pression atmosphérique externe. C’est pourquoi les bouches de sortie d’air doivent toujours se situer ici. Les ouvrants d’entrée d’air sont toujours situés en dessous du plan neutre, car une zone de dépression y est produite.

Lors de la conception d’un système de ventilation naturelle, il est nécessaire de prédéterminer la hauteur du plan neutre et de déterminer la proportion de différence de pression qui est disponible pour surmonter les pertes de débit dans les bouches d’entrée d’air et la proportion qui sera utilisée par les bouches de sortie d’air. La position précise du plan neutre et donc la disposition des bouches d’entrée d’air sur les façades ne peuvent être vérifiées que par méthode itérative.

Lorsqu’une toiture est exposée au vent, il se crée un phénomène de pression sur la face soumise au vent et de dépression sur le versant opposé.

Par nature, une différence de pression d’air entre deux milieux à tendance à s’équilibrer : la dépression sur la face extérieure opposée va entraîner une aspiration d’air de l’atmosphère intérieur au bâtiment. Il se crée alors une surpression dans le volume, proportionnelle à la force du vent, entraînant la circulation naturelle de l’air intérieur.

Les zones en surpression auront alors tendance à favoriser les entrées d’air.

Au-delà des effets thermiques des process, les dépressions au niveau des exutoires sont le moteur de la ventilation naturelle du bâtiment. À cela, il faut comprendre que la dépression en toiture est suffisamment forte pour convertir tous les ouvrants en partie basse en entrée d’air et cela même sur les façades en aval du vent (en configuration standard).

Le dimensionnement de la ventilation naturelle repose sur des concepts physiques précis.