Я смог сделать это, поместив каждый edmx в отдельную сборку. Затем в строке подключения замените все res://*/... на res://NameOfAssembly/...
Я даже могу выполнять соединения между двумя моделями сущностей (вопреки утверждениям, найденным в других источниках), например ::1006
var oneDb = new Entities2000();
var otherDb = new Entities2005();
var results = from one in oneDb.SomeSet
join other in otherDb.OtherSet
on one.Property equals other.Property
select new {
SomeProp = one.SomeProp,
OtherProp = other.OtherProp
};