本发明公开了一种适用于压缩空气储能电站的一体式气水分离换热器，涉及非补燃式压缩空气储能电站技术领域。它包括壳体、换热管束、压缩气体入口、压缩气体出口和气水分离装置，气水分离装置包括排气室、转向室和气水分离器；排气室位于两个转向室之间，排气室底部与压缩气体出口连接。采用本发明可解决传统的换热器与气水分离器分开布置占地面积大、系统集成化程度低问题，同时可降低压缩空气侧流动阻力，减少压缩空气管道工程量，提高全厂的电电转化效率，降低全厂造价。本发明还公开了这种一种适用于压缩空气储能电站的一体式气水分离换热器的使用方法。