本申请实施例提供一种散热系统、热管理设备及其工作方法，通过在两个热管循环回路的蒸发器的出口端和冷凝器的入口端处分别设置第一阀组和第二阀组，在第一阀组与第二阀组合之间设置与热管循环回路的高温段并联的压缩机，同时在两个热管循环回路的低温段分别设置一个节流装置，并在每个节流装置上并联一第三阀门，这样，可通过调节第一阀组、第二阀组及两个第三阀门的开关状态，使得在低温环境下，通过两个热管循环回路对户外机柜进行二级散热；在高温环境下，通过具有两个并排的蒸发器及冷凝器的压缩制冷循环回路对户外机柜进行散热，提高了热管理设备在高低温环境下的换热效率。