本发明涉及一种用于寒区隧道的多级气流组合冷暖空气隔离保温系统，该系统由冷空气隔离模块和暖空气隔离模块组成，安装于隧道两端及内部，可多级组合，每个模块左右两侧和顶部立体送风，形成三气流组合，分区拦截冷空气侵入和阻止隧道内沉积的热量流出，相比顶吹空气幕，拦截送风距离减少50％，末端风速提高两倍以上，冷空气隔离模块利用隧道外侧冷空气，阻断入侵的隧道外冷空气对流，暖空气隔离模块利用隧道内侧暖空气，阻断隧道内暖空气对流，避免隧道内热量损失，利用隧道内围岩土壤的散热，保持内壁温度，实现隧道保温，无需第三方加热设施，无热能消耗，保障安全运营，降低隧道运营养护成本。