本实用新型公开了一种梯级使用能源的深度调温除湿新风机组。包括框架，框架内设有新风通道和回风通道，新风通道和回风通道内穿插设有转轮全热回收装置，回风经转轮全热回收装置后从排风口排出，表冷器、蒸发器和冷凝器依次设置在转轮全热回收装置的后侧，热管包括设置在表冷器与转轮全热回收装置之间的蒸发端和设置在蒸发器后侧的冷凝端，蒸发器和冷凝器与压缩机和膨胀阀连接形成直膨系统。本实用新型的全热转轮利用新回风焓差进行能量回收；U型热管回收利用新风的前后温差对新风分别进行预冷和再热，进行能量合理分配；表冷器可以利用天然冷源对空气预冷，蒸发器可以根据处理深度调节表面温度，能量逐级利用，且利用效率高。