El tema es que un estudio exhaustivo del tema... seguramente lo tengas que hacer tú a medida. El mayor argumento objetivo que tienes y que va a gustar a los directivos es el ahorro eléctrico, aunque por desgracia esto son cosas a muy largo plazo (suma TDPs de componentes viejos y nuevos, multiplica por número de equipos, número de horas encendidos y precio del watio hora). Además, la empresa de un antiguo compañero ha llevado esto al extremo y están cambiando todo por stick pc's con Atom que son suficientes para ofimática pero no te creas que van mucho mejor que un PC de hace 8 años.
Sobre cada cuanto se cambia de equipos en una empresa habitual, por desgracia te debo decir que en la inmensa mayoría se trabaja como en la tuya: no se cambian los pc's hasta que no pueden más. Yo he estado con un core2duo en el trabajo hasta hace nada con tareas bastante exigentes, y si ahora tengo algo mejor no ha sido por petición mía, sino porque la empresa necesitaba un servidor potente para otras tareas y ya que estaba le he puesto otra máquina virtual con menos recursos para mí.
Saludos