Sachverhalt:
A.
A._ erwarb im Jahr 1988 die Parzellen Nrn. 372 und 377 des Grundbuchs Mels. Diese Parzellen wurden gemäss dem Zonenplan der Gemeinde Mels vom 27. Januar 1997 der Landwirtschaftszone bzw. dem übrigen Gemeindegebiet zugeschieden. Auf dem Grundstück Nr. 377 befindet sich ein 144 m2 umfassendes Gebäude, welches nach Angaben von A._ im Jahre 1930 erstellt worden ist. Darin wurde im Zeitpunkt des Erwerbs durch A._ eine Sägerei betrieben, die er während über zehn Jahren weiterführte. Im Jahr 1995 verkaufte er die grossen Maschinen, verlegte den Betrieb und führte während knapp zwei Jahren am ehemaligen Standort nur noch kleinere Arbeiten aus. Im Jahr 1997 gab er den Sägereibetrieb vollends auf und begann, im Keller der ehemaligen Sägerei eine Schnitzereiwerkstatt einzurichten.
B.
Am 18. April 1999 reichte A._ (Bauherr) das Gesuch ein, die Umnutzung des Sägereigebäudes als Schnitzereiwerkstätte mit Ausstellungs- und Verkaufsraum, Schnitz- und Maschinenraum sowie Trockenholzlager zu bewilligen. Die Schätzungskommission der Gemeinde Mels stellte an ihrer Besichtigung vom 29. Juni 1999 fest, dass der Bauherr daran war, im Gebäude zwei Ferienwohnungen einzubauen. Das Planungsamt teilte dem Bauherrn mit, die Schnitzereiwerkstatt könnte bewilligt werden, nicht aber der Verkaufs- und Ausstellungsraum. An einem Augenschein zeigte sich, dass die abgeschlossenen Bauarbeiten nicht den eingereichten Plänen entsprachen. Auf Aufforderung des Gemeinderats reichte der Bauherr am 11. Oktober 1999 ein Baugesuch bezüglich der bereits ausgeführten Arbeiten ein. Am 16. November 2000 wurde die ehemalige Sägerei vom Grundbuchamt als Wochenendhaus mit zwei Ferienwohnungen und einem Werkraum geschätzt. Am 22. Februar 2002 teilte das Amt für Raumentwicklung und Geoinformation des Kantons St. Gallen (AREG) dem Bauherrn mit, die ausgeführten Bauarbeiten könnten nicht nachträglich bewilligt werden, weshalb die Wiederherstellung des rechtmässigen Zustands zu prüfen sei.
Mit Schreiben vom 30. März 2002 stellte der Bauherr dem AREG das Gesuch, das ehemalige Sägereigebäude unter Schutz zu stellen und eine Ausnahmebewilligung für die Wohnnutzung zu erteilen. Das AREG verweigerte mit Teilverfügung vom 17. April 2004 die Zustimmung zur verlangten Ausnahmebewilligung. Der Gemeinderat stellte dem Bauherrn darauf einen Bauabschlag in Aussicht.
Mit Stellungnahme vom 30. Mai 2004 ersuchte der Bauherr darum, die Teilverfügung des AREG in Wiedererwägung zu ziehen. Der Gemeinderat leitete das Gesuch weiter und äusserte sich ablehnend zu einer Unterschutzstellung. Aufforderungsgemäss stellte der Bauherr im Februar 2009 ein neues Baugesuch, in dem er den Antrag wieder holte, das erneuerte Gebäude unter Schutz zu stellen und die im Erdgeschoss erstellten beiden Ferienwohnungen und im Dachgeschoss eingebauten Massenlager zu bewilligen. Mit Teilverfügung vom 9. Juni 2009 lehnte das AREG die Zustimmung zu diesem Gesuch ab, worauf der Gemeinderat mit Gesamtentscheid vom 30. Juli 2009 die nachträgliche Baubewilligung verweigerte und den Rückbau anordnete. Der Beschwerdeführer erhob gegen diesen Beschluss beim Baudepartement des Kantons St. Gallen Rekurs. Dieser wurde gegenstandslos, weil der Gemeinderat am 4. Januar 2010 die angefochtene Verfügung widerrief, um das Verfahren betreffend Unterschutzstellung der ehemaligen Sägerei nachzuholen. Die kantonale Denkmalpflege kam im Bericht vom 18. Februar 2010 zum Ergebnis, das Gebäude sei aufgrund der weitgehenden baulichen Eingriffe nicht mehr schützenswert. Nachdem ein angefragtes privates Raumplanungsbüro am 17. Januar 2011 zum Schluss gekommen war, die Baute könne nachträglich nicht bewilligt werden, wies der Gemeinderat das Gesuch um Unterschutzstellung des Gebäudes mit undatierter Verfügung ab und bestätigte seinen ursprünglichen Beschluss, dass keine nachträgliche Baubewilligung erteilt werden könne und das Gebäude zurückgebaut werden müsse. Dieser Beschluss wurde dem Bauherrn mit der Teilverfügung des AREG vom 9. Juni 2009 am 10. Oktober 2012 eröffnet.
Einen gegen diesen Beschluss erhobenen Rekurs des Bauherrn wies das Baudepartement mit Entscheid vom 24. Januar 2013 ab, soweit es darauf eintrat. Dagegen erhob der Bauherr eine Beschwerde, die das Verwaltungsgericht des Kantons St. Gallen mit Urteil vom 27. August 2013 abwies, soweit es darauf eintrat.
C.
Der Bauherr (Beschwerdeführer) erhebt Beschwerde in öffentlich-rechtlichen Angelegenheiten mit den Anträgen, es sei der Entscheid des Verwaltungsgerichts vom 27. August 2013 aufzuheben; eventuell sei der angefochtene Entscheid insofern aufzuheben, als er die gewerbliche Nutzung der Baute für die Vermietung von Ferienwohnungen verbiete.
Mit Präsidialverfügung vom 1. November 2013 wurde der Beschwerde auf Antrag des Beschwerdeführers die aufschiebende Wirkung zuerkannt.
Das Baudepartement, das Verwaltungsgericht und das Bundesamt für Raumentwicklung (ARE) beantragen, die Beschwerde abzuweisen. Die Gemeinde Mels stellt den Antrag, die Beschwerde abzuweisen, soweit darauf einzutreten sei.
In seiner Replik hält der Beschwerdeführer an seinen Anträgen fest.
D.
Am 8. Oktober 2014 wurde die Sache in öffentlicher Sitzung beraten.

Erwägungen:
1.
1.1. Das angefochtene Urteil des Verwaltungsgerichts ist ein letztinstanzlicher kantonaler Endentscheid in einer öffentlich-rechtlichen Angelegenheit (vgl. Art. 82 lit. a, Art. 86 Abs. 1 lit. d und Abs. 2 sowie Art. 90 BGG). Dagegen steht die Beschwerde in öffentlich-rechtlichen Angelegenheiten offen (<ref-law>). Der Beschwerdeführer ist als Adressat des angefochtenen Entscheids und als direkt Betroffener zur Beschwerde berechtigt (vgl. <ref-law>).
1.2. Der Beschwerdeführer stellt gemäss seinen formellen Begehren keinen reformatorischen Antrag, wie in der Sache zu entscheiden sei. Der bloss kassatorische Antrag auf Aufhebung des angefochtenen Entscheids und auf Rückweisung an die Vorinstanz ist im Rahmen der Beschwerde in öffentlich-rechtlichen Angelegenheiten grundsätzlich zulässig (<ref-ruling> E. 1.4 S. 414 f. mit Hinweisen). Zudem ergibt sich aus der Begründung der vorliegenden Beschwerde zweifelsfrei, dass der Beschwerdeführer die nachträgliche Bewilligung der bereits vorgenommenen Umbauten anstrebt, weshalb insoweit ein Antrag in der Sache vorliegt. Da auch die übrigen Sachurteilsvoraussetzungen erfüllt sind, ist auf die Beschwerde grundsätzlich einzutreten.
1.3. Mit der Beschwerde in öffentlich-rechtlichen Angelegenheiten kann, von hier nicht interessierenden Möglichkeiten abgesehen, lediglich die Verletzung von Bundesrecht gerügt werden (<ref-law>). Das Bundesgericht wendet das Recht von Amtes wegen an (<ref-law>; vgl. dazu <ref-ruling> E. 2.5 S. 262; <ref-ruling> E. 1.4 S. 140). Es prüft jedoch unter Berücksichtigung der allgemeinen Begründungspflicht der Beschwerde gemäss Art. 42 Abs. 1 und 2 BGG grundsätzlich nur die geltend gemachten Rügen, sofern die rechtlichen Mängel nicht geradezu offensichtlich sind (<ref-ruling> E. 1.4.1 S. 254 mit Hinweisen).
2.
2.1. Die Vorinstanz führte aus, der Beschwerdeführer verlange, dass die ohne Bewilligung ausgeführten Bauarbeiten und die entsprechende Umnutzung der ehemaligen Sägerei als Ferienhaus nachträglich bewilligt werde. Das Ferienhaus stehe ausserhalb der Bauzone im übrigen Gemeindegebiet. Darin seien gemäss Art. 21 des Baugesetzes des Kantons St. Gallen nur Bauten erlaubt, sofern sie auch in der Landwirtschaftszone zulässig seien und die planmässige bauliche Entwicklung nicht störten. Die Nutzung als Ferienhaus sei in der Landwirtschaftszone bzw. im übrigen Gemeindegebiet unzulässig, weshalb eine ordentliche Bewilligung nach Art. 22 Abs. 2 lit. b des Bundesgesetzes über die Raumplanung vom 22. Juni 1979 (Raumplanungsgesetz, RPG, SR 700) nicht möglich sei.Für zonenwidrige Bauten und Anlagen ausserhalb der Bauzone könnten nach Art. 24 ff. RPG Ausnahmebewilligungen erteilt werden. So sei für teilweise Änderungen eine Bewilligung nach Art. 24c RPG möglich. Die vorgenommene Umnutzung als Ferienhaus stelle jedoch keine teilweise Änderung dar, da keine Wesensgleichheit zur ursprünglichen Sägerei bestehe.
Diese Beurteilung ist unbestritten und zutreffend (vgl. <ref-ruling> E. 3b S. 219 f.; Urteil 1A.238/2003 vom 17. Juni 2004 E. 2.2.1).
2.2. Umstritten ist dagegen, ob das Baugesuch des Beschwerdeführers in Anwendung der Spezialnorm von Art. 37a RPG hätte bewilligt werden können.
Gemäss Art. 37a RPG regelt der Bundesrat, unter welchen Voraussetzungen Zweckänderungen gewerblich genutzter Bauten und Anlagen zulässig sind, die vor dem 1. Januar 1980 erstellt wurden oder seither als Folge von Änderungen der Nutzungspläne zonenwidrig geworden sind.
Diese Verordnungskompetenz wurde dem Bundesrat gemäss einem Antrag von Nationalrat Samuel Schmid im Rahmen der Revision des Raumplanungsgesetzes vom 20. März 1998 (in Kraft seit 1. September 2000) erteilt, weil sich der National- und der Ständerat über die konkrete Regelung der erweiterten Besitzstandsgarantie für altrechtliche gewerbliche Bauten nicht einigen konnten (vgl. RUDOLF MUGGLI, in: Kommentar zum Bundesgesetz über die Raumplanung, Heinz Aemisegger und andere [Hrsg.], 2009, N. 1 zu Art. 37a RPG; WALDMANN/ HÄNNI, Handkommentar zum Raumplanungsgesetz, Bern 2006, N. 1 zu Art. 37a RPG). An der Beratung der Teilrevision des Raumplanungsgesetzes im Nationalrat vom 10. März 1998führte Nationalrat Durrer als Kommissionssprecher dazu aus,es gehe einzig und allein darum, für die rund 6000 gewerblichen Objekte ausserhalb der Bauzonen die raumplanerischen Voraussetzungen zu schaffen, um erforderliche Umstrukturierungen vornehmen zu können (AB 1998 N 500). Auch Nationalrat Baumberger ging davon aus,es gehe darum, dem Gewerbe strukturelle Anpassungen zu ermöglichen (AB 1998 N 503). Bundesrat Koller führte sinngemäss aus, die Grundsätze "Wohnen bleibt Wohnen" und "Gewerbe bleibt Gewerbe" bedürften der Differenzierung; die Auswirkungen seien ganz andere, wenn ein stilles Möbellager in einen Produktionsbetrieb umgelegt oder eine altrechtliche landwirtschaftlich nicht mehr genutzte Wohnbaute künftig für andere Wohnformen genutzt werde; deshalb sei für den Bundesrat die entscheidende Frage auch hier diejenige der nötigen Schranken (AB 1998 N 504).
Als Ausführungsnorm zu Art. 37a RPG hat der Bundesrat Art. 43 der Raumplanungsverordnung vom 28. Juni 2000 (RPV; SR 700.1) erlassen. <ref-law> nennt als Voraussetzungen für Zweckände rungen und Erweiterungen von zonenwidrig gewordenen gewerblichen Bauten und Anlagen, dass die Baute oder Anlage rechtmässig erstellt oder geändert worden ist (lit. a), keine wesentlichen neuen Auswirkungen auf Raum und Umwelt entstehen (lit. b) und die neue Nutzung nach keinem anderen Bundeserlass unzulässig ist (lit. c).Gemäss <ref-law> darf eine Erweiterung der zonenwidrig genutzten Fläche ausserhalb des bestehenden Gebäudevolumens um mehr als 100 m2 nur bewilligt werden, wenn die Erweiterung für die Fortführung des Betriebs erforderlich ist.
Das Bundesamt für Raumentwicklung führte zu <ref-law>erläuternd aus (Erläuterungen zur Raumplanungsverordnung, in: Neues Raumplanungsrecht, 2001, S. 47) :
"Die eidgenössischen Räte verfolgten mit Art. 37a RPG das Ziel, den sich ausserhalb der Bauzonen befindlichen Gewerbetreibenden jene Umstrukturierungen und Strukturbereinigungen zu ermöglichen, die zwecks Erhaltung der Konkurrenzfähigkeit erforderlich sind. [...]
Um nachteilige Auswirkungen auf Raum und Umwelt zu vermeiden, dürften solche [vollständigen] Zweckänderungen aber nur innerhalb des von Absatz 1 abgesteckten Rahmens bewilligt werden. Bewilligungen dürfen daher nicht nach dem Motto « Gewerbe bleibt Gewerbe » erteilt werden. Dies ist angesichts des Umstands, dass die Auswirkungen je nach Art des in Frage stehenden Gewerbes sehr unterschiedlich sein können, auch sachgerecht."
2.3. Das Bundesgericht ging davon aus, Art. 37a RPG und <ref-law> erlaubten bei gewerblichen Bauten auch vollständige Zweckänderungen (Urteil 1A.186/2004 vom 12. Mai 2005 E. 2.5). Es liess jedoch offen, ob Art. 37a RPG die Umwandlung von Gewerbe- in Wohnraum gestatte (Urteil 1A.186/2004 vom 12. Mai 2005 E. 5.3). Dies wird in der Lehre zum Teil bejaht (Peter Karlen, Die Ausnahmebewilligung nach Art. 24-24d RPG, System der neuen Regelung, ZBl 2001 S. 291 ff., 302). Das Zürcher Verwaltungsgericht folgte dieser Lehrmeinung und liess eine Umwandlung von Gewerbe- in Wohnraum zu, wenn die Wohnnutzung weniger Auswirkungen auf Raum und Umwelt hat als die gewerbliche Nutzung (Entscheid des Verwaltungsgerichts des Kantons Zürich VB.2004.00314 vom 11. November 2004 E. 3.4, publ. in: Baurechtsentscheide Kanton Zürich [BEZ], 2005 Nr. 1 S. 5 f.; zustimmend: FRITZSCHE/BÖSCH, Zürcher Planungs- und Baurecht, 4. Aufl. 2006, Kapitel 18 Ziff. 18.2.6.3 S. 32).Dagegen wird auch die Meinung vertreten, die Umwandlung von Gewerbe- in Wohnbauten sei mit Art. 37a RPG nicht vereinbar, da der Gesetzgeber mit dieser Bestimmung nur den Entwicklungsspielraum für bestehende Gewerbebetriebe ausserhalb der Bauzone habe erweitern wollen ( MUGGLI, a.a.O., N. 12 zu Art. 37a RPG; vgl. auch DERSELBE, Begriffe zum Bauen ausserhalb der Bauzone, Raum und Umwelt 2003, S. 17 ff., 21).
2.4. Die Vorinstanz ging gemäss der zuletzt genannten Lehrmeinung davon aus, Art. 37a RPG erlaube grundsätzlich keine Umwandlung von gewerblichen Bauten zu Wohnzwecken, da diese Bestimmung aktive Gewerbebetriebe erhalten soll und nicht zum Ziel habe, überflüssig gewordene Gewerbebauten ausserhalb der Bauzone zu erhalten. Es liesse sich auch nicht rechtfertigen, dass gemäss Art. 24c RPG vor dem 1. Juli 1972 rechtmässig erstellte Wohnbauten bloss teilweise geändert werden dürfen, während ehemalige Gewerbebauten, die am 1. Januar 1980 vorbestanden haben, vollständig zu Wohnzwecken umgenutzt werden könnten. Für eine solche Privilegierung von zonenwidrigen Gewerbebauten gebe es keinen Grund. Entgegen der Meinung des Zürcher Verwaltungsgerichts sei nicht massgebend, ob die Umwandlung eines Gewerbebetriebes in ein Wohnhaus wesentliche neue Auswirkungen auf Raum und Umwelt bewirke, weil <ref-law> nur den Grundsatz "Gewerbe bleibt Gewerbe" relativieren und sicherstellen soll, dass der neue Gewerbebetrieb keine wesentlichen Mehrbelastungen für Raum und Umwelt bewirke.
2.5. Der Beschwerdeführer bringt zusammengefasst vor, gemäss der zutreffenden Rechtsprechung des Zürcher Verwaltungsgerichts fänden sich im Wortlaut von Art. 37a RPG und <ref-law> keine Anhaltspunkte dafür, dass diese Bestimmungen nur Umnutzungen von Gewerbe zu Gewerbe zulassen würden. Obwohl das Hauptmotiv für Art. 37a RPG darin bestanden habe, gewerbliche Umstrukturierungen zu erleichtern, beschränke sich die Ausführungsregelung in <ref-law> nicht auf solche und verlange einzig bei Überschreitungen des absoluten Masses der externen Erweiterungen gemäss <ref-law> die Fortführung des Betriebs. Diese Auslegung nach dem Wortlaut lasse sich durch die Gesetzesmaterialien erhärten. In der Nationalratsdebatte vom 10. März 1998 habe unter den Befürwortern einer flexibleren Lösung Einigkeit darüber bestanden, dass in der Landwirtschaftszone bestehenden gewerblichen Gebäuden, die für den ursprünglichen Zweck nicht mehr benötigt werden, eine Zukunft gegeben werden solle. Für die Nationalräte Durrer und Baumberger habe eher die gewerbliche Umnutzung im Vordergrund gestanden. Aus ihren Voten könne jedoch nicht auf einen rein gewerblichen Investitionsschutz geschlossen werden, da Durrer allgemein den Investitionsschutz bzw. die Respektierung des Eigentums genannt habe und er "brutale Härtefälle" - zu denen der vorliegende Fall gehöre - habe vermeiden wollen. Für die Nationalräte Dupraz und Brunner habe der Erhalt der Bausubstanz und damit der Investitionsschutz im Vordergrund gestanden. Bundesrat Koller habe in seinen Ausführungen vor den Räten die Möglichkeit der vollständigen Zweckänderung nicht auf gewerbliche Umnutzung beschränkt. Er habe nur Umnutzungen ausschliessen wollen, die durch zusätzliche Erschliessungsanlagen und bauliche Erweiterungen zu einer zusätzlichen Belastung von Raum und Landschaft führen. Es treffe daher nicht zu, dass der Gesetzgeber mit Art. 37a RPG die gewerbliche Nutzung an sich und nicht zonenwidrige Gebäude und Anlagen schützen wolle. Vielmehr erlaube diese Bestimmung vollständige Zweckänderungen und damit auch eine Umwandlung von Gewerbe- in Wohnraum, wenn damit gemäss <ref-law> keine Mehrbelastung für die Landschaft und Natur verbunden sei. Diese Voraussetzung sei vorliegend gegeben.
2.6. Ein Gesetz ist in erster Linie nach Wortlaut, Sinn und Zweck und den ihm zu Grunde liegenden Wertungen auf der Basis einer teleologischen Verständnismethode auszulegen. Die Auslegung des Gesetzes ist zwar nicht entscheidend historisch zu orientieren, im Grundsatz aber dennoch auf die Regelungsabsicht des Gesetzgebers und die damit erkennbar getroffenen Wertentscheidungen auszurichten, die es mit Hilfe der herkömmlichen Auslegungselemente zu ermitteln gilt. Dabei geht das Bundesgericht pragmatisch vor und lehnt es namentlich ab, die einzelnen Auslegungselemente einer hierarchischen Prioritätsordnung zu unterstellen (<ref-ruling> E. 4.3.1 S. 34; <ref-ruling> E. 3b S. 41 f.).Die Gesetzesmaterialien sind zwar nicht unmittelbar entscheidend, dienen aber als Hilfsmittel, um den Sinn der Norm zu erkennen (<ref-ruling> E. 3.5.3 und 3.5.4 S. 213 f. mit Hinweisen). Verordnungsrecht ist gesetzeskonform auszulegen. Es sind die gesetzgeberischen Anordnungen, Wertungen und der in der Delegationsnorm eröffnete Gestaltungsspielraum mit seinen Grenzen zu berücksichtigen (<ref-ruling> E. 3.2 S. 437 mit Hinweis).
2.7. Gemäss seinem Wortlaut betrifft Art. 37a RPG Zweckänderungen gewerblich genutzter Bauten und Anlagen. Da diese Delegationsnorm auch vollständige Zweckänderungen zulässt (vgl. E. 2.3 hiervor), schliesst ihr Wortlaut die Umwandlung von Gewerbe- in Wohnraum nicht aus. Neben dem Wortlaut sind jedoch auch die übrigen Auslegungselemente zu berücksichtigen. Das Bundesgericht kam gestützt auf die Materialien in Übereinstimmung mit der Vorinstanz zum Ergebnis, der Gesetzgeber habe mit Art. 37a RPG den bestehenden Gewerbebetrieben ausserhalb der Gewerbezone die nötige Flexibilität für Modernisierungen und Umstrukturierungen einräumen wollen, um deren Konkurrenzfähigkeit zu sichern und eine Fortführung des Betriebs durch die nächste Generation zu ermöglichen; Art. 37a RPG bezwecke somit die Erhaltung von Gewerbebetrieben ausserhalb der Bauzonen (Urteil 1A.186/2004 vom 12. Mai 2005 E. 5.2 mit Hinweisen; vgl. auch Urteil 1A.289/2004 vom 7. Juni 2005 E. 2.4). Diese Auslegung vermag der Beschwerdeführer mit den von ihm angerufenen Voten in der parlamentarischen Debatte nicht zu widerlegen, zumal auch er anerkennt, dass für die Nationalräte Durrer und Brunner die gewerbliche Umnutzung im Vordergrund stand. Dies trifft auch für Nationalrat Schmid zu, der seinen Antrag zur Schaffung von Art. 37a RPG namentlich damit begründete, dass die Betriebe ihre Gebäude mit ihren Werkstätten verändern dürfen sollen (AB 1998 N 501 f.). Im gleichen Sinne führte NationalratDupraz zur Rechtfertigung der Zulassung von vollständigen Nutzungsänderungen für gewerbliche Bauten sinngemäss an, die Wirtschaft entwickle sich rasch, innerhalb der Unternehmen könne es Änderungen geben, weshalb zulässig sein soll, dass die bestehenden Bauten zu anderen gewerblichen Zwecken genutzt werden als den heutigen (AB 1998 N 501). Demnach ergibt sich aus den Materialien, dass der Gesetzgeber gemäss dem von ihm mit Art. 37a RPG bezweckten Schutz von Gewerbebetrieben nur Nutzungsänderungen von gewerblichen Bauten im Blick hatte, die weiterhin gewerblich genutzt werden. Solche Nutzungsänderungen sollten jedoch nicht gemäss dem Grundsatz "Gewerbe bleibt Gewerbe" schrankenlos zugelassen werden, was Bundesrat Koller in seinen Ausführungen vor dem Nationalrat seinerzeit deutlich machteund auch in denErläuterungen des AREzu <ref-law> zum Ausdruck kommt. Demnach überträgt Art. 37a RPG als Delegationsnorm dem Bundesrat die Aufgabe, die grundsätzlich zugelassene Umnutzung zu anderen gewerblichen Zwecken einzuschränken. Die bundesrätliche Ausführungsnorm in <ref-law> sieht als Schranke namentlichvor, dass durch die Zweckänderung keine wesentlichen neuen Auswirkungen auf Raum und Umwelt entstehen dürfen (Abs. 1 lit. b). Damit wird nicht von vornherein ausgeschlossen, dass mit einer Änderung der gewerblichen Nutzung neu auch eine Wohnnutzung eingeführt werden darf. Diese müsste sich jedoch aus einem Erfordernis der neuen betrieblichen Ausrichtung ergeben und dürfte im Verhältnis zur gewerblichen Nutzung nicht im Vordergrund stehen bzw. zur Hauptsache werden (vgl. zur betriebsbedingten Standortgebundenheit von Wohnungen: Urteil 1C_142/2012 vom 18. Dezember 2012 E. 4.3.3, nicht publ. in: <ref-ruling>). Jedenfalls ausgeschlossen istjedoch die vollständige Umnutzung einer Gewerbebaute zu Wohnzwecken. Die Baute würde dadurch ihren gewerblichen Charakter verlieren (vgl. dazu E. 3 hiernach), was der Zwecksetzung von Art. 37a RPG zuwiderlaufen und damit den dem Bundesrat eröffneten Gestaltungsspielraum dieser Delegationsnorm überschreiten würde.
In systematischer Hinsicht ist zu berücksichtigen, dass Art. 37a RPG im Zusammenhang mit den Regelungen der erleichterten Ausnahmebewilligungen für Bauten ausserhalb der Bauzone gemäss Art. 24a-d RPG zu verstehen ist (Muggli, a.a.O., N. 1. zu Art. 37a RPG; Karlen, a.a.O., S. 294 und 302). Nach der erweiterten Besitzstandsgarantie gemäss Art. 24c Abs. 2 RPG dürfen rechtmässig erstellte nicht mehr zonenkonforme Wohnbauten ausserhalb der Bauzonen bloss teilweise geändert werden. Würde nun gestützt auf Art. 37a RPG die vollständige Umnutzung von zonenwidrigen Gewerbebauten zu Wohnzwecken zugelassen, führte dies gemäss der zutreffenden Meinung der Vorinstanz zu einer grundlosen Privilegierung von altrechtlichen Gewerbebauten. Ohne sachliche Rechtfertigung würden Gewerbebauten auch gegenüber vormals landwirtschaftlichen Ökonomiebauten privilegiert, denn letztere dürfen - mit Ausnahme unter Schutz gestellter Gebäude (Art. 24d Abs. 2 RPG; Urteil 1C_784/2013 vom 23. Juni 2014 E. 8.3) - ausserhalb der Bauzone nicht zu Wohnzwecken umgenutzt werden. Damit sprechen auch systematische Argumente dagegen, dass gestützt auf Art. 37a RPG die vollständige Umnutzung von zonenwidrigen Gewerbebauten zu Wohnzwecken bewilligt werden darf. Dies steht entgegen der Meinung des Beschwerdeführers nicht im Wertungswiderspruch dazu, dass Art. 24d Abs. 1 RPG dem Grundsatz nach die Nutzung landwirtschaftlicher Wohnbauten zu landwirtschaftsfremden Wohnzwecken zulässt, weil eine solche Umnutzung dem Grundsatz "Wohnen bleibt Wohnen" entspricht (Urteil 1C_391/2010 vom 19. Januar 2011 E. 4.3.3).
3.
3.1. Weiter ging die Vorinstanz davon aus, die Vermietung von Ferienwohnungen stelle kein Gewerbe im Sinne von Art. 37a RPG dar. Der Begriff des Gewerbes im Sinn der Planungs- und Bauvorschriften decke sich nicht mit dem Gewerbebegriff der Wirtschaftsfreiheit. So würden Büros regelmässig nicht als Gewerbe im Sinn der Zonenordnung gelten. Abgrenzungsmerkmal sei das abstrakte Störpotenzial des Betriebstyps. Das Baugesetz des Kantons St. Gallen teile Gewerbebetriebe in nichtstörend und mässig störend ein. Damit sei ein Betrieb je nach Emissionen in der reinen Wohn- oder in der Wohn-Gewerbe-Zone konform. Mit Art. 37a RPG sollte ausserhalb der Bauzone die Nutzung durch gewerbliche bzw. produzierende Betriebe gegenüber der Wohnnutzung privilegiert werden. Somit spiele keine Rolle, ob die Wohnnutzung ebenfalls kommerziell bzw. in diesem Sinn "gewerblich" betrieben werde. Der Nutzungszweck einer Ferienwohnung sei der gleiche wie bei einer dauerhaft vermieteten Wohnung. Die Wohnnutzung gehöre grundsätzlich in eine Zone, die für Wohnzwecke vorgesehen sei. Im Kanton St. Gallen seien dies grundsätzlich die reinen oder gemischten Wohnzonen bzw. die Kernzonen.
3.2. Der Beschwerdeführer wendet ein, der im Raumplanungsgesetz und in der Raumplanungsverordnung verwendete Begriff des Gewerbes sei bundesrechtlicher Natur, weshalb für dessen Auslegung das Baugesetz des Kantons St. Gallen ohne Belang sei. Die Beratungen von Art. 37a RPG in den Räten hätten gezeigt, dass diese einen wirtschaftlichen und keinen emissionsorientierten Gewerbezweck vor Augen gehabt hätten. Sie hätten der Bevölkerung in der Landwirtschaftszone die Weiterentwicklung und Umwandlung ihrer Gewerbe ermöglichen wollen, um die wirtschaftlichen Lebensgrundlagen zu erhalten, indem das Gewerbe und die Investitionen in gewerbliche Bauten geschützt werden sollten. Die Vorinstanz verkenne diese Zielsetzung, wenn sie annehme, Art. 37a RPG privilegiere nur in Wohnzonen unzulässige Gewerbenutzungen. Die Räte und Bundesrat Koller hätten in den Verhandlungen vielmehr festgehalten, dass eine Mehrbelastung für Raum und Landschaft eher gegen eine Umnutzungsbewilligung spreche. Dagegen fänden sich weder in den parlamentarischen Beratungen noch im Gesetzestext Hinweise darauf, dass eine neue gewerbliche Nutzung als Pension, Hotel oder für Ferienwohnungen nicht möglich sei. Selbst wenn die Umnutzung zu Wohnzwecken unzulässig sein soll, dürfe dem Beschwerdeführer nicht verboten werden, in der Sägerei zwei Ferienwohnungen zur gewerblichen Vermietung einzurichten.
3.3. Der Gesetzgeber beabsichtigte mit Art. 37a RPG, im ländlichen Raum Gewerbebetriebe zu erhalten, worunter nach dem allgemeinen Sprachgebrauch kleine und mittlere (produzierende) Betriebe verstanden werden (Duden, Deutsches Universalwörterbuch, 7. Aufl. Berlin 2011). Dass in den Räten von diesem Verständnis ausgegangen wurde, wird durch die von Nationalrat Durrer als Beispiele genannten Zimmereibetriebe, Sägereien und Milchsammelstellen bestätigt (AB 1998 N 500). Demnach fällt das Vermieten von Wohnungen als blosses entgeltliches Überlassen von Räumen ohne gewerbliche d.h. dem Erwerb dienende berufliche Tätigkeit nicht unter den Begriff des Gewerbes bzw. der Gewerbebetriebe im Sinne von Art. 37a RPG. Darunter ist jedoch der Betrieb eines Hotel-Restaurants zu subsumieren (Urteil 1C_328/2010 vom 7. März 2011 E. 4.3, in: URP 2011 S. 209).
4.
Da Art. 37a RPG gemäss den vorstehenden Erwägungen die vom Beschwerdeführer vorgenommene vollständige Umwandlung von Gewerbe- in Wohnraum nicht zulässt, kann offenbleiben, ob die Vorinstanz die umstrittene Baute trotz der Aufgabe des ursprünglichen Sägereibetriebs im Jahr 1997 und der nachträglichen unbewilligten Errichtung von Wohnraum noch als eine gewerbliche Baute im Sinne von Art. 37a RPG qualifizieren durfte (vgl. Urteil 1A.186/2004 vom 12. Mai 2005 E. 5.2). Auch braucht nicht entschieden zu werden, ob der mit Art. 37a RPG gewährte Bestandesschutz zum Tragen kommt, obwohl das umstrittene Gebäude ohne Bewilligung abgeändert wurde (vgl. Urteil 1A.186/2004 vom 12. Mai 2005 E. 5.1 mit Hinweisen).
5.
5.1. Weiter erwog das Verwaltungsgericht, der Beschwerdeführer könne sich nicht auf den Vertrauensschutz berufen, weil er die Umbauarbeiten nicht gutgläubig vorgenommen habe und die 30-jährige Frist für die Durchsetzung des Rückbaus noch nicht abgelaufen sei. Die unzulässige Schaffung von Wohnraum ausserhalb der Bauzone stelle eine grobe Verletzung der planungs- und baurechtlichen Ordnung dar, zumal die in Frage stehende Baute in einem Schongebiet für bedrohte Arten liege, dessen Schutzzweck durch die Wohnnutzung beeinträchtigt werde. An der Wiederherstellung des gesetzmässigen Zustands bestehe auch aus präjudiziellen Gründen ein erhebliches öffentliches Interesse. Die getätigten Investitionen seien für die Frage, ob sich ein Rückbau rechtfertigen lasse, ohne Belang. Hinsichtlich der Verhältnismässigkeit des Rückbaus sei auch die lange Dauer des Bewilligungsverfahrens unbeachtlich. Der Beschwerdeführer mache nicht geltend, dass die Kosten des Rückbaus unzumutbar seien. Eine weniger einschneidende Massnahme, wie ein blosses Nutzungsverbot, sei nicht zielführend und damit nicht geeignet, den rechtmässigen Zustand wiederherzustellen. Demnach sei der Rückbau verhältnismässig und zumutbar.
5.2. Der Beschwerdeführer legt vor Bundesgericht nicht dar, inwiefern diese Erwägungen gegen Bundesrecht verstossen sollen, was auch nicht ersichtlich ist. Er macht bloss geltend, Art. 37a RPG und <ref-law> seien für Menschen geschaffen worden, für die monatliche Mietzinsen von Fr. 800.-- von wirtschaftlicher Bedeutung seien, was auch für ihn zutreffe. Damit macht er sinngemäss geltend, die Zwecksetzung von Art. 37a RPG erlaube aus wirtschaftlichen Gründen bzw. zur Vermeidung von Härtefällen auch die Umnutzung von Gewerbe- in Wohnraum, was jedoch gemäss den vorstehenden Erwägungen nicht zutrifft.
6.
Nach dem Gesagten ist die Beschwerde abzuweisen.
Der Beschwerdegegner hat für das bundesgerichtliche Verfahren um unentgeltliche Rechtspflege- und -verbeiständung ersucht. Dieses Gesuch ist gutzuheissen, da er seine Bedürftigkeit ausreichend glaubhaft macht, sein Rechtsbegehren nicht als aussichtslos zu qualifizieren ist (<ref-law>) und er für das vorliegende Verfahren auf rechtskundige Vertretung angewiesen war (<ref-law>). Es werden daher keine Kosten erhoben und dem Vertreter des Beschwerdeführers wird eine angemessene Entschädigung aus der Gerichtskasse zugesprochen (<ref-law>). Diese wird als Gesamtbetrag festgesetzt, in dem auch die Mehrwertsteuer enthalten ist (Art. 12 des Parteientschädigungsreglements vom 31. März 2006, SR 173.110. 210.3). Die Gemeinde Mels hat keinen Anspruch auf eine Parteientschädigung (<ref-law>).

Demnach erkennt das Bundesgericht:
1.
Die Beschwerde wird abgewiesen.
2.
Das Gesuch des Beschwerdeführers um unentgeltliche Rechtspflege wird gutgeheissen:
2.1. Es werden keine Gerichtskosten erhoben.
2.2. Dem amtlichen Verteidiger des Beschwerdeführers, Rechtsanwalt Peter Rütimann, wird aus der Bundesgerichtskasse eine Entschädigung von Fr. 2'500.-- ausgerichtet.
3.
Dieses Urteil wird dem Beschwerdeführer, der Gemeinde Mels, dem Baudepartement des Kantons St. Gallen, dem Verwaltungsgericht des Kantons St. Gallen und dem Bundesamt für Raumentwicklung schriftlich mitgeteilt.
Lausanne, 8. Oktober 2014
Im Namen der I. öffentlich-rechtlichen Abteilung
des Schweizerischen Bundesgerichts
Der Präsident: Fonjallaz
Der Gerichtsschreiber: Gelzer