Não, não acho que isso economize espaço em disco. Pode até usar mais, já que você tem vários sistemas de arquivos em jogo.
Celada está certa - um unionfs opera no nível do nome do arquivo, não no nível do bloco. Se você alterar um arquivo em um sistema de arquivos de camada somente leitura, ele será copiado para a camada gravável. Um sindicato de nível de bloco seria um feito heróico, mesmo que apenas pela dificuldade de separar os dois sistemas de arquivos posteriormente. O unionfs teria que ser um sistema de arquivos próprio para monitorar qual bloco está em qual sistema de arquivos, e o sistema de arquivos gravável não conteria mais arquivos completos e estaria inutilizável fora do unionfs. Nesse ponto, você também pode usar um sistema de arquivos de vários discos como o ZFS.
No entanto, se tudo o que você está tentando fazer é evitar tráfego de rede extra baixando partes das imagens do CD, então sim, acho que o zsync fará o seu trabalho. Provavelmente, ele será atrasado na primeira gravação em cada arquivo, pois o arquivo unionfs copia a grande imagem ISO nos sistemas de arquivos, mas, caso contrário, as coisas devem funcionar normalmente. Mas como ele não salvará nenhum espaço em disco, prefiro zsync diretamente em um sistema de arquivos base contendo os ISOs iniciais e não me incomodo com os sindicatos.