一種船舶余熱梯級利用式空調裝置,包括熱泵系統、有機工質朗肯循環(ORC)系統、海水循環系統、空調末端系統、煙氣管路系統、電動機、發電機和轉軸切換器。本發明改變以往船舶柴油機余熱利用方式,將ORC、熱泵技術耦合,實現高溫煙氣先驅動ORC系統、再進單級余熱鍋爐、最后換熱采暖的余熱梯級利用;ORC系統的透平機帶動壓縮機與發電機,具有“冷、熱、電”聯產的效果。ORC系統、熱泵系統、海水循環系統相配合,高溫環境,深層低溫海水降低制冷劑冷凝溫度,解決了船舶空調制冷性能差的問題;低溫環境,有機工質冷凝熱提高制冷劑蒸發溫度,解決了船舶空調制熱性能差的問題。煙氣余熱的梯級利用,提高了柴油機的余熱利用效率,經濟又節能。