Они применяются в основном в небольших зданиях в сельской местности или пригородах, где нет централизованных систем теплоснабжения. Источником теплоты в таких системах служат местные генераторы теплоты - чугунные секционные котлы малой мощности, работающие на твердом или газовом топливе, либо емкостные газовые водонагреватели.
В одноэтажных домах применяются так называемые квартирные системы отопления, в которых циркуляция теплоносителя происходит в результате его остывания в разводящих трубопроводах, прокладываемых под потолком отапливаемых помещений без тепловой изоляции. Нагревательные приборы при этом могут устанавливаться на одном уровне с генератором теплоты.
В системах отопления более крупных зданий циркуляция теплоносителя создается вследствие его остывания в нагревательных приборах. В двухтрубных системах для обеспечения циркуляции в нижних приборах последние надо устанавливать выше генератора теплоты, что не всегда возможно. В однотрубных системах генератор теплоты может быть установлен на одном уровне с нижними приборами; при этом циркуляция в системе будет происходить из-за остывания воды в верхних приборах.
Применение однотрубных систем с естественной циркуляцией в многоэтажных зданиях нежелательно из-за снижения расхода теплоносителя ниже требуемого уровня при уменьшении в системе тепловой нагрузки. Это ведет к пониженной теплоотдаче последних по ходу воды приборов либо к необходимости перегревать воду и, следовательно, первые по ходу воды отопительные приборы.
По указанной причине, а также исходя из экономических соображений СНиП 2.04.05-86 (п. 3.17) рекомендует системы с искусственным побуждением. К ним относятся также системы, присоединенные к сетям централизованного теплоснабжения.
Двух- и однотрубные системы. Отличаются тем, что в первых из них теплоноситель, проходя через каждый прибор, остывает на одинаковую разность температур, равную полной разности температур в системе. В таких системах в процессе центрального регулирования средние температуры всех приборов должны поддерживаться одинаковыми - это обязательное условие их тепловой устойчивости. В однотрубных системах теплоноситель остывает в каждом приборе лишь на часть общей разности температур воды в системе. Перепад температуры теплоносителя в каждом приборе зависит от числа последовательно соединенных приборов и соотношения их тепловых нагрузок. Средние температуры теплоносителя во всех приборах различны, убывая от первого к последнему по ходу воды прибору.
Разности естественных давлений, возникающие в приборах двухтрубных систем, зависят от высоты их установки над генератором теплоты и различны для приборов, установленных на разных этажах здания. В однотрубных системах разности естественных давлений, возникающие в стояках, действуют на общий расход теплоносителя в стояке, одинаковый для всех приборов.