本发明公开了一种用于冷凝VOCs气体的换热装置及工作方法。本发明所述的换热装置，包括竖向设置的壳体以及设置于所述壳体内的换热机构；所述壳体上端设置有用于将制冷剂均匀送入换热机构的均流器，所述壳体内设置有用于固定换热机构的上管板和下管板，所述上管板和所述下管板之间形成了换热腔，所述换热机构包括围绕着纵向中心线呈层状分布若干层换热单元，每层所述换热单元由若干根换热管组成；相邻所述换热单元中的换热管向着相反方向螺旋。本发明的换热设备结构紧凑，耐腐蚀，保证大温差的双种流体在同一个换热设备内高效换热，可广泛适用于汽车火车装车、码头装船、储运罐区、生物制药等行业用VOCs回收处理装置中。