facts:
Faits:
A.
S._ est mère d'un fils, A._, dont elle a la garde et l'autorité parentale et pour lequel elle perçoit une allocation familiale de 200 fr. par mois. Le père de l'enfant contribue à son entretien à raison de 100 fr. par mois.
Mise au bénéfice d'une mesure d'orientation dans le cadre de la formation professionnelle initiale de l'assurance-invalidité (AI), ainsi que d'une indemnité journalière dès le 3 janvier 2011, S._ a présenté, le 14 septembre 2011, une demande de prestations complémentaires. Par décision du 27 octobre 2011, le Service des prestations complémentaires du canton de Genève (ci-après: le SPC) lui a alloué des prestations complémentaires cantonales de 1'832 fr. par an dès le 1 er mars 2011. Celles-ci ont été calculées en fonction, notamment, du forfait et de la limite de loyer pour une personne seule, et compte tenu, à titre de revenus, des indemnités journalières versées par l'AI et de la pension alimentaire de l'enfant. Saisie d'une opposition de l'intéressée, le SPC l'a partiellement admise et a fixé les prestations complémentaires cantonales à 3'032 fr. par an dès le 1 er mars 2011 (décision sur opposition du 2 février 2012). Le calcul ne tenait plus compte, ni de la pension alimentaire, ni de l'enfant A._, respectivement de ses revenus et dépenses reconnues, au motif qu'il n'était pas titulaire d'une rente d'orphelin ou pour enfants de l'assurance-vieillesse et survivants (AVS) ou de l'AI.
B.
S._ a déféré cette décision à la Cour de justice de la République et canton de Genève, Chambre des assurances sociales, qui, par jugement du 20 septembre 2012, a admis son recours. Annulant la décision du 2 février 2012, la Cour de justice a reconnu que l'enfant de l'intéressée devait être inclus dans le plan de calcul des prestations dues. Elle a par ailleurs renvoyé la cause au SPC pour qu'il procède aux calculs des montants des prestations cantonales et fédérales dues dès le 1 er mars 2011 conformément aux considérants.
C.
Le SPC interjette un recours en matière de droit public contre ce jugement, dont il demande l'annulation en tant qu'il concerne les prestations complémentaires fédérales. Il conclut à ce qu'il soit dit que "c'est à bon droit que le SPC n'a pas tenu compte des revenus et des dépenses reconnues de l'enfant A._ dans les calculs de prestations complémentaires, motif pris qu'il n'était pas au bénéfice d'une rente pour enfant de l'AI".
S._ conclut au rejet du recours, tandis que l'Office fédéral des assurances sociales (OFAS) en propose l'admission.

considerations:
Considérant en droit:
1.
1.1. Le dispositif (ch. 3) du jugement entrepris renvoie la cause au SPC pour procéder aux calculs du montant des prestations dues dès le 1 er mars 2011 conformément aux considérants. D'un point de vue formel, il s'agit d'une décision de renvoi, soit d'une décision incidente qui ne peut faire l'objet d'un recours au Tribunal fédéral qu'aux conditions de l'art. 93 LTF (ATF 133 V 477 consid. 4.2. et 4.3 p. 481 s.) Toutefois, le SPC est tenu de se conformer aux considérations de la juridiction cantonale selon lesquelles l'enfant de l'intimée doit être intégré au calcul des prestations en cause (ce qui a le cas échéant une influence sur le droit de l'intimée à des prestations complémentaires fédérales). Il n'a donc pratiquement plus aucune marge de manoeuvre pour statuer et le renvoi ne vise qu'à mettre à exécution la décision de l'autorité supérieure. Cette décision doit, en conséquence, être considérée comme une décision finale sujette à recours conformément à l'art. 90 LTF (arrêt 9C_684/2007 du 27 décembre 2007 consid. 1.1, in SVR 2008 IV n° 39 p. 131). Il convient dès lors d'entrer en matière sur le recours.
1.2. Le recourant a correctement limité ses conclusions aux prestations complémentaires de droit fédéral dans la mesure où il n'a pas qualité pour former un recours en matière de droit public portant sur de telles prestations prévues par le droit cantonal (ATF 134 V 53 consid. 2.3.4 p. 60).
1.3. Le recours en matière de droit public peut être interjeté pour violation du droit, tel qu'il est délimité par les art. 95 et 96 LTF. Le Tribunal fédéral applique le droit d'office (art. 106 al. 1 LTF). Il n'est donc limité ni par les arguments soulevés dans le recours ni par la motivation retenue par l'autorité précédente; il peut admettre un recours pour un autre motif que ceux qui ont été invoqués et il peut rejeter un recours en adoptant une argumentation différente de celle de l'autorité précédente (cf. ATF 133 V 515 consid. 1.3 p. 519; 130 III 136 consid. 1.4 p. 140).
2.
Le litige porte sur le droit de l'intimée à des prestations complémentaires pour la période courant à partir du 1 er mars 2011, singulièrement sur la prise en considération dans le calcul de celles-ci de l'enfant de l'intimée. Il s'agit d'examiner si c'est à bon droit que la juridiction cantonale a admis que les enfants mineurs de bénéficiaires d'indemnités journalières de l'AI doivent être pris en compte dans le calcul des prestations complémentaires de l'assuré (s'agissant des dépenses reconnues, du revenu déterminant et de la fortune), aux mêmes conditions que les enfants mineurs de personnes bénéficiant d'une rente de l'AI.
3.
3.1. Conformément à l'art. 4 al. 1 let. c LPC, les personnes qui ont leur domicile et leur résidence habituelle (art. 13 LPGA) en Suisse ont droit à des prestations complémentaires dès lors qu'elles ont droit à une rente ou à une allocation pour impotent de l'assurance-invalidité (AI) ou perçoivent des indemnités journalières de l'AI sans interruption pendant six mois au moins.
Selon l'art. 9 LPC, le montant de la prestation complémentaire annuelle correspond à la part des dépenses reconnues qui excède les revenus déterminants (al. 1). Les dépenses reconnues et les revenus déterminants des conjoints et des personnes qui ont des enfants ayant droit à une rente d'orphelin ou donnant droit à une rente pour enfant de l'AVS ou de l'AI sont additionnés. Il en va de même pour les orphelins faisant ménage commun (al. 2).
L'art. 10 LPC définit les dépenses reconnues et fixe notamment les montants destinés à la couverture des besoins vitaux et le montant maximal reconnu pour le loyer d'un appartement. Il prévoit un montant séparé, respectivement plus élevé, pour les enfants ayant droit à une rente d'orphelin ou donnant droit à une rente pour enfant de l'AVS ou de l'AI (art. 10 al. 1 let. a ch. 3 LPC) ou pour les personnes qui ont de tels enfants (art. 10 al. 1 let. b ch. 2 LPC). Quant aux revenus déterminants, ils sont définis par l'art. 11 LPC, qui prévoit des montants forfaitaires (au-delà desquels sont compris les revenus déterminants ou la fortune à prendre en compte) plus élevés pour les personnes qui ont des enfants ayant droit à une rente d'orphelin ou donnant droit à une rente pour enfant de l'AVS ou de l'AI (art. 11 al. 1 let. a et c LPC).
A l'art. 9 al. 5 let. a LPC, le législateur fédéral a délégué au Conseil fédéral la compétence d'édicter notamment "des dispositions sur l'addition des dépenses reconnues et des revenus déterminants de membres d'une même famille; il peut prévoir des exceptions, notamment pour ceux des enfants qui donnent droit à une rente pour enfant de l'AVS ou de l'AI". Le Conseil fédéral a édicté des règles notamment sur le calcul de la prestation complémentaire annuelle pour enfants donnant droit à une rente pour enfant de l'AVS ou de l'AI (art. 7 al. 1 de l'ordonnance sur les prestations complémentaires à l'assurance-vieillesse, survivants et invalidité [OPC-AVS/AI; RS 831.301]). Il a également précisé, à l'art. 8 al. 1 OPC-AVS/AI, que pour calculer la prestation complémentaire annuelle, il n'est pas tenu compte des dépenses reconnues, des revenus déterminants ni de la fortune des enfants mineurs qui ne peuvent ni prétendre une rente d'orphelin ni donner droit à une rente pour enfant de l'AVS ou de l'AI.
3.2. Compte tenu de la lettre de ces dispositions de la LPC, on constate, à l'instar de la juridiction cantonale, qu'elles ne portent que sur les enfants donnant droit à une rente d'orphelin ou à une rente complémentaire de l'AVS ou de l'AI.
3.3. Ce nonobstant, les premiers juges ont retenu qu'une interprétation historique de la LPC ne permettait pas de répondre au point de savoir si cette loi excluait du calcul des prestations complémentaires l'enfant des bénéficiaires d'indemnités journalières. Le but et la nature de celles-ci n'étaient pas non plus pertinents pour trancher cette question, pas plus que les conditions du droit d'une personne bénéficiant d'indemnités journalières à une prestation pour enfant. La juridiction cantonale a ensuite constaté qu'il était contraire au principe de l'égalité de traitement d'exclure du calcul des prestations complémentaires l'enfant d'un bénéficiaire d'indemnités journalières (mineur et faisant ménage commun), alors que dans la même situation l'enfant du rentier AI était inclus dans le calcul. Elle en a déduit que l'interprétation de la LPC conforme à la Constitution fédérale commandait de s'écarter de son texte et de retenir que les enfants de bénéficiaires d'indemnités journalières de l'AI devaient, au même titre que les enfants de rentiers, être pris en considération dans les calculs des prestations complémentaires.
4.
Le recourant conteste le raisonnement de l'autorité cantonale de recours. Selon lui, le texte de l'art. 9 al. 2 première phrase LPC est clair et ne vise que les enfants donnant droit à une rente complémentaire AVS/AI ou d'orphelin, tandis que l'art. 8 al. 1 OPC-AVS/AI exclut la prise en compte des dépenses reconnues, du revenu déterminant et de la fortune des enfants qui ne peuvent ni prétendre une rente d'orphelin, ni donner droit à une rente pour enfant de l'AVS/AI. Le recourant fait par ailleurs valoir que l'interprétation de la juridiction cantonale ne tient pas compte de la jurisprudence du Tribunal fédéral des assurances, selon laquelle le texte de la loi - alors l'art. 2 al. 1quater aLPC - est clair et implique que les limites étendues de revenu (soit les limites de revenu augmentées du montant correspondant à la limite de revenu valable pour les orphelins) ne sont pas applicables aux bénéficiaires d'indemnités journalières de l'AI (ATF 119 V 189).
Approuvant l'argumentation du recourant, son autorité de surveillance soutient que le législateur a sciemment renoncé à inclure les enfants de bénéficiaires d'indemnités journalières de l'AI dans le calcul des prestations complémentaires. Il ajoute toutefois que l'enfant de l'intimée pourrait être pris en considération dans le calcul, "dans le sens d'une considération pragmatique", par exemple en tenant compte à titre de dépenses reconnues d'un montant correspondant au montant destiné à la couverture des dépenses d'un enfant ayant droit à une rente d'orphelin ou donnant droit à une rente pour enfant de l'AVS ou de l'AI au sens de l'art. 10 al. 1 let. a ch. 3 LPC.
L'intimée se rallie entièrement aux considérations de la juridiction cantonale, en invoquant l'inégalité de traitement des bénéficiaires d'indemnités journalières de l'AI par rapport à ceux qui perçoivent une rente de l'AVS ou de l'AI. Elle soutient par ailleurs que la jurisprudence citée par le recourant n'est pas applicable, la systématique de la loi et le système des prestations complémentaires (fondé sur la prise en compte d'un certain nombre de dépenses minimales et non plus, avant tout, sur un montant minimal de revenus devant être couvert) ayant changé.
5.
5.1. Dans l'arrêt P 17/92 du 22 février 1993 publié aux ATF 119 V 189 invoqué par le recourant, le Tribunal fédéral des assurances a examiné la portée de l'art. 2 al. 1quater (RO 1987 447, 453; en vigueur dès le 1 er juillet 1987) et al. 3 première phrase aLPC (RO 1971 32, 33; version en vigueur dès le 1 er janvier 1971), dont la teneur était la suivante:
1quater Les assurés qui reçoivent une indemnité journalière de l'assurance-invalidité sans interruption pendant six mois au moins ont également droit aux prestations complémentaires, conformément aux alinéas 1 à 1ter. En dérogation à l'article 3, 2e alinéa, le revenu provenant d'une activité lucrative est entièrement pris en compte.
2 [...]
3 Pour les enfants donnant droit à une rente complémentaire de l'assurance-vieillesse et survivants ou de l'assurance-invalidité, les limites de revenu applicables aux personnes seules et aux couples sont augmentées du montant correspondant à la limite de revenu applicable aux orphelins.
Le Tribunal fédéral des assurances a considéré que selon le texte clair de la loi, les limites de revenu augmentées du montant correspondant à la limite de revenu valable pour les orphelins ne trouvaient application que si les enfants des bénéficiaires de prestations complémentaires donnaient droit à une rente complémentaire de l'AVS ou de l'AI. Tel était le cas des enfants de personnes bénéficiant d'une rente, mais pas des enfants de bénéficiaires d'indemnités journalières de l'AI. Aucun élément en faveur d'une autre solution ne ressortait des travaux préparatoires: avec la 2 ème révision de la LAI, les assurés suivant une formation professionnelle initiale avaient droit, nouvellement, à des indemnités journalières (au lieu d'une rente). La caducité du droit à la rente empêchait cependant la naissance du droit à des prestations complémentaires. Aussi, l'OFAS avait-il proposé à la Commission du Conseil des Etats chargée de la révision de la LAI, lors de la séance de commission du 8 novembre 1985, de demander une révision de la LPC qui permettait d'accorder également aux personnes bénéficiant d'indemnités journalières de l'AI pendant six mois au moins un droit à des prestations complémentaires. Cette proposition, qui fut introduite dans le texte de la révision, ne donna lieu à aucune discussion particulière, ni au sein de la Commission, ni dans chacune des Chambres de l'Assemblée fédérale et l'art. 2 al. 1quater aLPC fut adopté sans modification (BO 1985 CE 758 s.; BO 1986 CN 767).
Selon le Tribunal fédéral des assurances, le fait que la disposition renvoyait expressément aux al. 1 à 1ter de l'art. 2 aLPC, mais pas à l'al. 3, devait être interprété comme un silence qualifié du législateur. Si celui-ci avait en effet voulu rendre applicable aussi aux bénéficiaires d'indemnités journalières de l'AI les limites de revenus étendues au sens de l'art. 2 al. 3 LPC, il l'aurait mentionné dans l'art. 2 al. 1quater aLPC. En conséquence, un assuré qui ne percevait pas une rente d'invalidité, mais des indemnités journalières de l'AI, ne pouvait se prévaloir des limites de revenus augmentées du montant correspondant à la limite de revenu valable pour les orphelins (ATF 119 V 189 consid. 1 p. 191 s.).
5.2. A la suite d'une révision législative, l'art. 2 al. 1quater aLPC a été abrogé, mais sa teneur a été reprise dans une autre disposition (cf. l'art. 2c al. 1 let. d aLPC, dans sa teneur en vigueur à partir du 1 er janvier 1997 [RO 1996 2466, 2490 et 2497], modifiée à partir du 1 er janvier 1998 [RO 1997 2952, 2953 et 2960]). Depuis l'entrée en vigueur de la LPC du 6 octobre 2006 (RS 831.30), au 1 er janvier 2008, le droit aux prestations complémentaires des personnes qui perçoivent des indemnités journalières de l'AI est prévu à l'art. 4 al. 1 LPC, les dépenses reconnues et les revenus sont prévus aux art. 10 et 11 LPC (voir en particulier, l'art. 11 al. 1 let. a deuxième phrase LPC).
6.
6.1. L'interprétation des dispositions de la LPC effectuée par la juridiction cantonale ne tient pas compte de la jurisprudence du Tribunal fédéral des assurances relative à l'art. 2 al. 1quater aLPC - introduit au 1er juillet 1987 (et non au 1er janvier 1997) -, ni partant des motifs auxquels un changement de jurisprudence peut être admis. C'est le lieu de préciser qu'un revirement de jurisprudence peut se justifier notamment lorsqu'il apparaît que les circonstances ou les conceptions juridiques ont évolué ou qu'une autre pratique respecterait mieux la volonté du législateur. Les motifs du changement doivent être objectifs et d'autant plus sérieux que la jurisprudence est ancienne afin de ne pas porter atteinte sans raison à la sécurité du droit (ATF 136 III 6 consid. 3 p. 8; 135 II 78 consid. 3.2 p. 85).
Contrairement à ce que soutient l'intimée, l'ATF 119 V 189 conserve toute sa pertinence sous l'empire de la LPC du 6 octobre 2006, même si, notamment en ce qui concerne les personnes vivant à la maison, tant la systématique de la LPC que le mode de calcul des prestations complémentaires ont été modifiés au gré des révisions législatives. Le fait qu'avec la 3 ème révision de la LPC, en vigueur à partir du 1 er janvier 1998 (loi fédérale du 20 juin 1997 [3 e révision PC]; RO 1997 2952, 2960), le calcul de la prestation complémentaire, qui s'établissait jusqu'alors par une juxtaposition de la limite légale de revenu, d'une part, et du revenu annuel déterminant, d'autre part (cf. art. 2 al. 1 aLPC, en vigueur jusqu'au 31 décembre 1997 [RO 1965 541; RO 1996 2466, 2490 et 2497]), s'effectuait désormais en fonction des dépenses reconnues qui n'étaient pas couvertes par les revenus déterminants (cf. art. 2 al. 1 aLPC [RO 1997 2952, 2953 et 2960]; art. 9 al. 1 LPC), n'a pas modifié la prise en considération dans ce calcul exclusivement des enfants ayant droit à une rente d'orphelin ou donnant droit à une rente pour enfant de l'AVS ou de l'AI.
Par ailleurs, la circonstance que le renvoi initial de l'art. 2 al. 1quater aLPC aux al. 1 à 1ter de l'art. 2 n'a pas été repris lors de l'abrogation de cette disposition et sa reprise à l'art. 2c let. d aLPC s'explique par l'abrogation des revenus limites (prévus initialement à l'art. 2 al. 1 aLPC [dans sa version en vigueur jusqu'au 31 décembre 1997]). On ne saurait en revanche y voir une volonté du législateur d'appliquer aux bénéficiaires d'indemnités journalières de l'AI qui ont des enfants les montants destinés à la couverture des besoins vitaux prévus pour les enfants donnant droit à une rente pour enfant de l'AVS ou de l'AI. C'est dans ce sens du reste que la doctrine cite l'ATF 119 V 189 en rapport avec l'art. 3b al. 1 let. a aLPC (RO 1997 2952, 2954 s.) pour préciser que les limites plus étendues des montants destinés à la couverture des besoins vitaux pour les orphelins et les enfants donnant droit à une rente pour enfant de l'AVS ou de l'AI ne s'appliquent pas aux enfants de personnes bénéficiant d'indemnités journalières de l'AI (Erwin Carigiet/Uwe Koch, Ergänzungsleistungen zur AHV/IV, 2e éd., 2009, p. 136; Urs Müller, Bundesgesetz über Ergänzungsleistungen zur Alters-, Hinterlassenen- und Invalidenversicherung, 2e éd., 2006, ad art. 3b LPC, n° 219 p. 70 s.). Seul un auteur (Ralph Jöhl, Ergänzungsleistungen zur AHV/IV, in SBVR, 2e éd. 2007, n° 91 p. 1697), qui critique l'ATF 119 V 189 en contestant l'existence d'un silence qualifié du législateur, est d'avis que l'absence de mention, à l'art. 3b al. 1 let. a aLPC, des enfants qui donnent droit à une prestation pour enfant s'ajoutant à l'indemnité journalière de base constitue une inadvertance du législateur qu'il conviendrait de combler. L'auteur perd cependant de vue que le législateur n'a précisément pas saisi l'occasion des modifications législatives successives pour préciser la loi dans le sens voulu. Il n'indique pas non plus la raison pour laquelle il conviendrait de voir une lacune dans l'art. 3b al. 1 let. a aLPC et non pas aussi dans les autres normes qui mentionnent les enfants donnant droit à une rente pour enfant de l'AVS/AI.
6.2. On ne voit pas non plus, dans les considérations de la juridiction cantonale, d'élément plaidant en faveur d'une évolution des circonstances ou des conceptions juridiques justifiant une modification de la jurisprudence; elles ne permettent pas non plus de retenir qu'une autre pratique respecterait mieux la volonté du législateur.
On constate en effet qu'au cours des révisions législatives postérieures à l'ATF 119 V 189 - arrêt qui mettait donc en évidence une différence dans le calcul des prestations complémentaires d'une personne bénéficiant d'indemnités journalières par rapport à une personne percevant une rente de l'AVS ou de l'AI, en fonction de l'enfant donnant droit à une rente complémentaire de l'AVS ou de l'AI -, le législateur a maintenu le principe selon lequel on ne tient pas compte, pour le calcul des prestations complémentaires, des enfants qui n'ont pas droit à une rente d'orphelin ou ne donnent pas droit à des rentes pour enfant de l'AVS ou de l'AI. Cette règle, exprimée à l'art. 8 al. 1 OPC-AVS/AI, résulte de la mention exclusive dans la LPC des "orphelins et enfants donnant droit à des rentes pour enfants de l'AVS ou de l'AI" (aLPC, en vigueur jusqu'au 31 décembre 2007), respectivement des "enfants ayant droit à une rente d'orphelin ou donnant droit à une rente pour enfant de l'AVS ou de l'AI" (LPC du 6 octobre 2006). Compte tenu du nombre de références dans la LPC à cette catégorie d'enfants - qui s'explique par le lien initialement voulu par le législateur entre les prestations complémentaires et les rentes de l'AVS/AI (cf. Message du Conseil fédéral, du 21 septembre 1964, relatif à un projet de loi sur les prestations complémentaires à l'assurance-vieillesse, survivants et invalidité, FF 1964 II 705, 715 ch. II/2) -, on doit admettre que si le législateur avait eu l'intention de modifier les modalités de calcul des prestations complémentaires sur ce point, en incluant parmi celles-ci les enfants de bénéficiaires d'indemnités journalières de l'AI donnant droit à une prestation pour enfant, il l'aurait clairement exprimée. On ne saurait voir dans l'absence de modification législative sur ce point une inadvertance du législateur.
6.3. En conséquence, le Tribunal fédéral ne voit aucun motif de revenir sur la jurisprudence développée à l'ATF 119 V 189. En tant que l'interprétation de la LPC à laquelle a procédé la juridiction cantonale revient, en définitive, à modifier les modalités de calcul légales des prestations complémentaires, au seul motif qu'elles consacreraient une inégalité de traitement, partant une violation de l'art. 8 al. 1 Cst., elle ne saurait être suivie. Elle se heurte en effet à l'art. 190 Cst., qui interdit au Tribunal fédéral d'examiner la constitutionnalité des lois fédérales (ATF 131 II 562 consid. 3.2 p. 565). Si le juge doit, lorsque plusieurs interprétations sont admissibles, choisir celle qui est conforme à la Constitution fédérale, il ne saurait en revanche se substituer au législateur par le biais d'une interprétation extensive des dispositions légales en cause (ATF 130 II 65 consid. 4.2 p. 72).
Bien fondé, le recours doit dès lors être admis, ce qui conduit à l'annulation du jugement entrepris.
7.
Vu l'issue de la procédure, l'intimée doit en principe supporter les frais y afférents. Elle a cependant sollicité le bénéfice de l'assistance judiciaire, dont elle réalise les conditions (art. 64 LTF). L'attention de l'intimée est cependant attirée sur le fait qu'elle devra rembourser la caisse du Tribunal si elle devient en mesure de le faire ultérieurement (art. 64 al. 4 LTF).

rulings:
Par ces motifs, le Tribunal fédéral prononce:
1.
Le recours est admis. La décision de la Cour de justice de la République et canton de Genève, Chambre des assurances sociales, du 20 septembre 2012 est annulée.
2.
L'assistance judiciaire est accordée et Maître Sarah Braunschmidt est désignée comme avocate d'office de l'intimée.
3.
Les frais judiciaires, arrêtés à 500 fr., sont mis à la charge de l'intimée. Ils sont toutefois supportés provisoirement par la caisse du Tribunal.
4.
Une indemnité de 2'500 fr. est allouée à Maître Sarah Braunschmidt à titre d'honoraires à payer par la caisse du Tribunal.
5.
Le présent arrêt est communiqué aux parties, à la Cour de justice de la République et canton de Genève, Chambre des assurances sociales, et à l'Office fédéral des assurances sociales.
Lucerne, le 15 mai 2013
Au nom de la IIe Cour de droit social
du Tribunal fédéral suisse
Le Président: Kernen
La Greffière: Moser-Szeless


facts:
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.

considerations:
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 (Art. 82 ff. BGG). Der Beschwerdeführer ist als Adressat des angefochtenen Entscheids und als direkt Betroffener zur Beschwerde berechtigt (vgl. Art. 89 Abs. 1 BGG).
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 (BGE 133 II 409 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 (Art. 95 lit. a BGG). Das Bundesgericht wendet das Recht von Amtes wegen an (Art. 106 Abs. 1 BGG; vgl. dazu BGE 132 II 257 E. 2.5 S. 262; 130 II 136 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 (BGE 133 II 249 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. BGE 127 II 214 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. Art. 43 Abs. 1 RPV 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 Art. 43 Abs. 3 RPV 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 Art. 43 RPVerläuternd 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 Art. 43 RPV 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 Art. 43 RPV 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 Art. 43 RPV 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 Art. 43 RPV nicht auf solche und verlange einzig bei Überschreitungen des absoluten Masses der externen Erweiterungen gemäss Art. 43 Abs. 3 RPV 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 Art. 43 RPV 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 (BGE 140 IV 28 E. 4.3.1 S. 34; 128 I 34 E. 3b S. 41 f.).Die Gesetzesmaterialien sind zwar nicht unmittelbar entscheidend, dienen aber als Hilfsmittel, um den Sinn der Norm zu erkennen (BGE 140 III 206 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 (BGE 137 V 434 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 Art. 43 RPV 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 Art. 43 RPV 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: BGE 138 I 484). 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 Art. 43 RPV 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 (Art. 64 Abs. 1 BGG) und er für das vorliegende Verfahren auf rechtskundige Vertretung angewiesen war (Art. 64 Abs. 2 BGG). Es werden daher keine Kosten erhoben und dem Vertreter des Beschwerdeführers wird eine angemessene Entschädigung aus der Gerichtskasse zugesprochen (Art. 64 Abs. 2 BGG). 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 (Art. 68 Abs. 3 BGG).

rulings:
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

region: Federation

bge_label: critical


facts:
Faits:
A. La société X._, dont le siège est à A._ dans le canton de Neuchâtel, est membre de la Fédération X._ (ci-après: la Fédération), dont le siège est à Zurich. Cette dernière est propriétaire de deux immeubles à B._ et à C._ dans le canton de Neuchâtel qu'elle loue principalement à la société X._ sans y exercer elle-même une activité.
Dans sa déclaration d'impôt à l'intention du canton de Neuchâtel pour la période fiscale 2004, la Fédération a déclaré un capital de 9'080'310 fr. et un bénéfice de 42'596 fr. résultant d'une répartition proportionnelle en fonction du chiffre d'affaires réalisé dans chacun des cantons, les immeubles neuchâtelois étant considérés comme immeubles d'exploitation. Elle y a également mentionné les estimations cadastrales de ces derniers d'un montant de 51'755'000 fr. pour l'un et de 5'590'000 fr. pour l'autre. Elle déclare enfin un bénéfice global de 56'094'915 fr. et un capital de 1'591'209'221 fr. réparti entre les cantons de Zurich et de Neuchâtel. Il ressort des comptes qu'elle a obtenu un rendement de participations de 75'327'127 fr.
Dans la décision de taxation du 4 mars 2008, le Service cantonal des contributions du canton de Neuchâtel a imposé un capital de 9'080'000 fr. tel que déclaré et un bénéfice (rendement immobilier) corrigé de 3'287'600 fr. L'impôt cantonal sur le bénéfice a été fixé à 328'760 fr. et l'impôt communal sur le bénéfice à 328'760 fr. L'impôt cantonal et communal sur le capital a été arrêté pour chacun des deux impôts à 22'700 fr. et n'a pas été contesté.
Par décision sur réclamation du 10 juillet 2008, le Service cantonal des contributions a confirmé sur le principe la répartition directe et ramené le bénéfice imposable dans le canton de Neuchâtel à 2'470'100 fr. après correction de la provision pour impôts.
B. Par arrêt du 3 mai 2011, le Tribunal cantonal du canton de Neuchâtel a rejeté le recours déposé par la Fédération contre l'arrêt rendu le 9 septembre 2009 par le Tribunal fiscal de La Chaux-de-Fonds qui confirmait la décision sur réclamation du 10 juillet 2008 et la décision de taxation du 4 mars 2008. Il a jugé en substance que les deux immeubles de la Fédération constituaient des immeubles de placement du moment qu'ils étaient effectivement loués à la société X._. Aucune réduction pour participations ne pouvait être accordée en relation avec le revenu immobilier qui ne constituait précisément pas un revenu de participations dans le canton de situation de l'immeuble. Enfin, il n'existait en l'espèce aucune perte de répartition à mettre à charge du canton de Neuchâtel.
C. Agissant par la voie du recours en matière de droit public, la Fédération demande au Tribunal fédéral, sous suite de frais et dépens, d'annuler l'arrêt rendu le 3 mai 2011 par le Tribunal cantonal du canton de Neuchâtel et de renvoyer la cause pour nouvelle décision au sens des considérants. Elle se plaint de la violation de l'interdiction de la double imposition intercantonale et du principe de l'imposition selon la capacité contributive. Elle sollicite à titre subsidiaire l'application d'un mode de répartition par quotes-parts et une réduction pour participations dans tous les cantons dont Neuchâtel.
Le Tribunal cantonal du canton de Neuchâtel se réfère aux motifs de l'arrêt attaqué. L'Office cantonal des impôts du canton de Zurich, le Département de la justice, de la sécurité et des finances du canton de Neuchâtel ainsi que l'Administration fédérale des contributions concluent au rejet du recours.

considerations:
Considérant en droit:
1. Déposé en temps utile (art. 100 al. 1 LTF) et dans les formes prescrites par la loi (art. 42 et 106 al. 2 LTF) contre une décision rendue dans une cause de droit public par un tribunal supérieur de dernière instance cantonale (art. 86 al. 1 let. d et al. 2 LTF), sans qu'aucune des exceptions prévues à l'art. 83 LTF ne soit réalisée, le présent recours, interjeté par une société coopérative qui a pris part à la procédure devant l'autorité précédente, est particulièrement atteinte par la décision attaquée et à un intérêt digne de protection à son annulation ou sa modification, est en principe recevable comme recours en matière de droit public en vertu des art. 82 ss LTF et de l'art. 73 de la loi fédérale du 14 décembre 1990 sur l'harmonisation des impôts directs des cantons et des communes (LHID; RS 642.14).
2. 2.1 En vertu de l'art. 28 al. 1 LHID, lorsqu'une société de capitaux ou une société coopérative possède 10% au moins du capital-actions ou du capital social d'une autre société ou participe pour 10% au moins au bénéfice et aux réserves d'une autre société ou possède une participation représentant une valeur vénale d'au moins un million de francs, l'impôt sur le bénéfice est réduit proportionnellement au rapport entre le rendement net des participations et le bénéfice net total. Le rendement net des participations correspond au revenu de ces participations diminué des frais de financement y relatifs et d'une contribution de 5% destinée à la couverture des frais d'administration, sous réserve de la preuve de frais d'administration effectifs inférieurs ou supérieurs à ce taux. Sont réputés frais de financement les intérêts passifs ainsi que d'autres frais économiquement assimilables à des intérêts passifs.
2.2 Le canton de Neuchâtel a adopté un régime de réduction pour participations en faveur des sociétés de capitaux et des sociétés coopératives qui résultent des art. 95 et 96 de sa loi du 21 mars 2000 sur les contributions directes (LCdir; RSNE 631.0). Le canton de Zurich en a fait de même, comme cela ressort du § 72 de sa loi du 8 juin 1997 sur les impôts (LI/ZH; RSZH 631.1). Le contenu de ces dispositions correspond à celui de l'art. 28 al. 1 LHID ainsi qu'à celui des art. 69 ss de la loi fédérale du 14 décembre 1995 sur l'impôt fédéral direct (LIFD; RS 642.11), ce qui rend le régime de réduction pour participations applicable dans tous les cantons ainsi qu'en matière d'impôt fédéral direct (X. OBERSON, Droit fiscal suisse, 3e éd., Bâle 2007, p. 230; A. WIDMER, La réduction pour participations, ("privilège holding"), Bâle 2002, p. 24; M. GRETER, Der Beteiligungsabzug im harmonisierten Gewinnsteuerrecht, Thèse Zurich 2000, p. 63).
2.3 Cet allégement a pour but d'éviter la multiple imposition économique qu'entraînerait, à son défaut, l'interposition d'une ou de plusieurs sociétés, du fait que le rendement qui découle d'une participation est déjà imposé au titre de bénéfice auprès de la société-fille et le sera également, lors de sa distribution, chez les actionnaires de la société-mère. Il consiste en une réduction de l'impôt sur le bénéfice net, qui doit être préalablement calculé sur l'ensemble des revenus de la société comme s'il s'agissait d'une imposition ordinaire. Selon la méthode choisie par le législateur fédéral, la réduction proportionnelle du montant de l'impôt s'effectue une fois établi l'impôt sur le bénéfice net (arrêt A.692/1987 du 28 avril 1989 in Archives 58 217 consid. 2a p. 220 rendu sous l'empire de l'AIFD; X. OBERSON, op. cit., p. 230; W. MAUTE, Der Beteiligungsabzug im interkantonalen Verhältnis, RF 91 p. 489; A. WIDMER, op. cit., p. 20). Ce mécanisme d'allègement constitue un système d'exemption indirecte (sur la question voir: A. WIDMER, op. cit., p. 19 s.), parce que la réduction est opérée directement sur la cote d'impôt calculée sur le bénéfice net tel qu'il résulte de l'art. 24 LHID au taux légal ordinaire sans qu'il y ait lieu au demeurant de distinguer dans ce montant la part de l'impôt qui grève les revenus de participations de celle qui grève les revenus immobiliers. Lorsque la réduction atteint ou dépasse 100% - ce qui peut se produire lorsque le revenu provenant des autres activités de l'entreprise est nul ou négatif - l'impôt sur le bénéfice est ramené à zéro. La part de réduction excédentaire est perdue; elle ne peut donner lieu à report (cf. M. GRETER, op. cit., p. 131) en l'absence de base légale à cet effet, comme il en existe une pour le report de pertes (cf. art. 25 al. 2 LHID).
2.4 Pour la période fiscale 2004, la recourante a bénéficié, dans le canton de Zurich, d'une réduction pour participations de 134.285% (rendement de participations de 75'327'127 / bénéfice global de 56'094'915) ramenant l'impôt sur le bénéfice net attribué au canton du siège, soit Zurich, à zéro. Cet aspect de l'imposition de la recourante n'est pas remis en cause par les parties.
2.5 Pour la même période fiscale 2004, considérant les immeubles situés sur son territoire comme immeubles de placement, ce qui n'est plus contesté par la recourante devant le Tribunal fédéral, le canton de Neuchâtel a imposé un rendement immobilier de 2'470'000 fr., ce qui conduit à un impôt cantonal sur le bénéfice de 247'000 fr. et à un impôt communal de 247'000 fr., soit au total à 494'000 fr.
3. Invoquant l'art. 127 al. 2 et 3 Cst., la recourante se plaint d'imposition discriminatoire de la part du canton de Neuchâtel ainsi que de la violation du principe de l'imposition selon la capacité économique.
3.1 Le principe de l'interdiction de la double imposition de l'art. 127 al. 3, 1e phr. Cst. s'oppose à ce qu'un contribuable soit concrètement soumis, par deux ou plusieurs cantons, sur le même objet, pendant la même période, à des impôts analogues (double imposition effective) ou à ce qu'un canton excède les limites de sa souveraineté fiscale et, violant des règles de conflit jurisprudentielles, prétende prélever un impôt dont la perception est de la seule compétence d'un autre canton (double imposition virtuelle).
En outre, le Tribunal fédéral a déduit de l'art. 127 al. 3, 1e phr. Cst. (art. 46 al. 2 aCst.), le principe de l'interdiction du traitement fiscal discriminatoire. Selon ce principe, un canton ne peut pas imposer plus lourdement un contribuable du fait qu'il est assujetti aux impôts dans un autre canton (ATF 137 I 145 consid. 2.2 p. 147). En d'autres termes, il est interdit à un canton d'imposer sans raison objective un contribuable qui a des domiciles fiscaux hors canton différemment ou plus lourdement qu'un contribuable qui a son domicile fiscal exclusivement dans ce canton (P. LOCHER, Einführung in das interkantonale Steuerrecht, 3e éd., Berne 2009, p. 16 s.; D. DE VRIES REILINGH, Le droit fiscal intercantonal et le droit fiscal international de la Suisse, Genève/Zurich/Bâle 2011, p. 35 n° 85 et p. 36 n° 87). Il y a en particulier imposition discriminatoire, lorsqu'un contribuable qui est assujetti à l'impôt dans plusieurs cantons est imposé sur un revenu ou un bénéfice net supérieur à son revenu ou son bénéfice net global (ATF 107 Ia 41 consid. 1a p. 42; 104 Ia 256 consid. 4 p. 260; 100 Ia 244 consid. 4a p. 251 et les références citées), ce qui serait en outre contraire au principe de l'imposition selon la capacité ancré à l'art. 127 al. 2 Cst., selon lequel les contribuables doivent supporter une charge fiscale qui correspond à leur capacité économique (ATF 137 I 145).
3.2 En l'espèce, si le siège de la recourante se situait dans le canton de Neuchâtel, où se trouvent également les immeubles de placement de la recourante, le bénéfice net imposable s'élèverait à 58'564'915 fr. (bénéfice net "attribué au canton de Zurich" + revenus immobiliers "attribués au canton de Neuchâtel") et la réduction pour participations à plus de 126 % (rendement de participations de 75'327'127 / bénéfice net imposable de 58'564'915), ce qui aurait pour effet, dans ce cas de figure, de ramener l'impôt cantonal du canton de Neuchâtel sur le bénéfice net à zéro. Il s'ensuit que le prélèvement par le canton de Neuchâtel d'un impôt sur le rendement immobilier conduit à ce que la recourante est imposée plus lourdement du simple fait qu'elle est assujettie à l'impôt dans le canton de Zurich et dans le canton de Neuchâtel. Elle paie 494'000 fr. d'impôts en plus que si elle n'était assujettie à l'impôt cantonal sur le bénéfice net que dans le seul canton de Neuchâtel. La recourante est par conséquent soumise à une imposition discriminatoire, contraire à l'art. 127 al. 3 Cst. Il n'est dans ces conditions pas nécessaire d'examiner la cause sous l'angle de l'imposition selon la capacité contributive.
3.3 L'instance précédente, les administrations fiscales des cantons de Neuchâtel et de Zurich ainsi que l'Administration fédérale des contributions considèrent toutefois que l'imposition décidée par le canton de Neuchâtel ne viole pas l'interdiction de la double imposition intercantonale, ce qu'il convient d'examiner ci-dessous.
4. Dans une première objection, les administrations fiscales soutiennent en substance que les immeubles de placement constituent un domicile fiscal spécial qui confère un droit exclusif d'imposition en faveur du canton de situation et que la recourante ne souffre en l'espèce d'aucune perte de répartition.
4.1 En matière de double imposition intercantonale, le bénéfice imposable des entreprises intercantonales est réparti par quote-part entre les établissements stables, y compris le siège, en fonction de l'importance qu'ils jouent dans son acquisition, selon la méthode directe ou indirecte (parmi d'autres auteurs, HÖHN/MÄUSLI, Interkantonales Steuerrecht, 4e éd., Berne/ Stuttgart/Vienne 2000, p. 404 ss; D. DE VRIES REILINGH, La double imposition intercantonale, Berne 2005, p. 180 ss, 189 ss et les références citées). En revanche, lorsqu'une entreprise intercantonale possède un immeuble de placement dans un canton où elle n'a ni siège ni établissement stable, le canton de situation de l'immeuble se voit attribuer le droit exclusif d'imposer les revenus provenant de cet immeuble au titre de for fiscal spécial. Cette règle de répartition objective vaut tant pour le revenu ordinaire que pour le gain d'aliénation de l'immeuble ainsi qu'en matière d'impôt sur le capital (ATF 132 I 220 consid. 3.1 p. 223 s. et les références citées).
Ces deux règles constituent des règles de conflit dites qualitatives en ce qu'elles déterminent quels éléments de revenus ou de fortune chaque canton peut imposer. A cet égard, la règle du droit exclusif d'imposition du canton de situation d'un immeuble de placement a été confirmée en maintes reprises par le Tribunal fédéral encore récemment (ATF 137 I 145 consid. 4.2 p. 150 s.). Cette règle ne doit pas être confondue avec les règles de conflit quantitatives qui définissent sur le plan intercantonal la mesure dans laquelle chaque canton peut imposer un élément de revenu ou de fortune (cf. à ce sujet, JEAN-BLAISE PASCHOUD, L'imposition des immeubles de placement en droit intercantonal, RF 39 532 ss et 583 ss, p. 536). C'est en relation avec ce dernier aspect quantitatif que la jurisprudence du Tribunal fédéral a évolué.
4.2 Dans sa jurisprudence récente en relation avec l'imposition des immeubles dans les rapports intercantonaux, le Tribunal fédéral a en effet clairement réévalué l'importance de l'interdiction de l'imposition discriminatoire et du principe de l'imposition selon la capacité contributive (ATF 137 I 145 consid. 4.2 p. 150 s. et la doctrine citée): tout en affirmant le principe de l'imposition exclusive par le canton de situation de l'immeuble de placement, il a rappelé le principe fondamental selon lequel les cantons ne sauraient imposer les contribuables sur un revenu plus important que sur celui réalisé, ce qui contraignait le canton du lieu de situation de l'immeuble à prendre en compte la situation des contribuables (entreprise ou personne privée) et leur capacité contributive. Afin d'éviter "les pertes de répartition", ce canton doit déduire du gain immobilier les pertes d'exploitation que l'entreprise a subies dans le canton de siège ou dans d'autres cantons où se trouvent des immeubles d'exploitation (ATF 131 I 249 consid. 6.3 p. 261 s.). Cette obligation de déduction a été étendue aussi bien aux immeubles privés (ATF 131 I 285 consid. 4.1 p. 290) qu'aux immeubles de placement d'une entreprise (ATF 132 I 220 consid. 5 p. 227).
4.3 Il est vrai en l'espèce que la recourante ne subit pas de pertes de répartition. Il n'y a toutefois aucune raison de limiter l'interdiction de l'imposition discriminatoire en matière de double imposition intercantonale déduite de l'art. 127 al. 3 Cst. à la seule hypothèse des pertes de répartition. La définition de l'interdiction de l'imposition discriminatoire qui résulte de la jurisprudence est plus large (cf. consid. 3.1 ci-dessus) que celle exemplative résultant de son application aux pertes de répartition sanctionnant l'imposition d'un revenu ou d'un bénéfice net supérieur au revenu ou au bénéfice net global du contribuable ayant des domiciles fiscaux dans plusieurs cantons (cf. consid. 3.2 ci-dessus). Il a par ailleurs été démontré que la recourante subit bien une imposition discriminatoire (cf. consid. 3.2 ci-dessus) qui peut être éliminée en contraignant le canton de situation de l'immeuble, le canton de Neuchâtel, à placer la recourante dans la position qui serait la sienne si elle était soumise à la souveraineté fiscale de ce seul canton et absorber le surplus de réduction pour participations inutilisé. Cette solution est aussi celle admise par la doctrine qui a examiné la question (PETER MÄUSLI, Stärkere Gewichtung des Schlechterstellungsverbotes in der neueren Rechtsprechung des Bundesgerichts, in: Entwicklungen im Steuerrecht, Michael Beusch/ISIS Ed., 2009, p. 438 ss; H. TEUSCHER/F. LOBSIGER, Steuerausscheidung bei Unternehmen, in: Interkantonales Steuerrecht, Kommentar zum schweizerischen Steuerrecht, Zweifel/Beusch/Mäusli Ed., Bâle 2011, p. 318 n° 18).
L'attribution du droit exclusif d'imposition du canton de situation de l'immeuble de placement tel qu'exigée de longue date par la jurisprudence en raison du rattachement particulièrement fort de l'immeuble au sol n'est pas remise en cause, seule la mesure dans laquelle ce canton peut imposer le revenu immobilier est corrigée. Dans le cas présent, force est d'admettre que le rapport entre rendement de participations et bénéfice net total conduit à réduire cette mesure à zéro. Tel ne sera pas toujours le cas. L'objection des administrations fiscales doit donc être rejetée.
5. Les administrations fiscales soutiennent aussi que cette solution viole l'art. 28 al. 1 LHID. Selon elles, les revenus provenant des immeubles sis sur le territoire du canton de Neuchâtel ne sont pas des rendements de participations soumis à imposition multiple, de sorte que, dans le canton de Neuchâtel, leur imposition échappe à une éventuelle réduction pour participations, conformément à la lettre de l'art. 28 LHID dont le respect, selon ces derniers, doit l'emporter, au titre de l'art. 190 Cst., sur les droits fondamentaux tirés de l'art. 127 al. 2 et 3 Cst.
5.1 En matière intercantonale, les sociétés de capitaux et les coopératives peuvent en principe se prévaloir de l'art. 28 al. 1 LHID dans tous les cantons auxquels une quote-part du bénéfice global a été attribuée en raison de l'existence d'un domicile fiscal (accessoire) secondaire (siège ou établissement stable). Selon la doctrine, elles ne peuvent en revanche se prévaloir de l'art. 28 al. 1 LHID dans un canton où elles ne disposent que d'un for fiscal (accessoire) spécial parce que les rendements immobiliers exclusivement imposables dans le canton de situation de l'immeuble ne constituent par définition pas un rendement de participations (parmi d'autres auteurs, HÖHN/MÄUSLI, Interkantonales Steuerrecht, 4e éd., Berne/Stuttgart/Vienne 2000, p. 404 ss; D. DE VRIES REILINGH, La double imposition intercantonale; Berne 2005, p. 180 ss, 189 ss et les références citées).
Cette conclusion est en principe correcte. En effet, en pareille hypothèse, il n'est pas possible de calculer dans le canton du for spécial d'imposition le rapport entre le rendement de participations, qui fait défaut par définition (de ce que l'on entend par revenus de l'immeuble de placement, qui ne constitue pas un rendement de participations), et la part du bénéfice net attribué à ce for. Par conséquent, il est exclu d'invoquer l'application directe de la réduction pour participations des art. 28 al. 1 LHID ainsi que 95 et 96 LCdir. C'est uniquement dans ce sens que l'objection des autorités intimées, qui mettent en exergue l'absence de rendement de participations dans le canton de Neuchâtel, est justifiée.
En l'espèce toutefois, l'imposition ramenée à zéro de la recourante dans le canton de Neuchâtel se fonde uniquement sur le mécanisme constitutionnel de l'art. 127 al. 3 Cst. prohibant l'imposition discriminatoire (cf. 3 ci-dessus), en aucune manière en revanche sur les art. 95 et 96 LCdir (respectivement 28 LHID), dont les conditions d'application ne sont pas réunies dans le canton de Neuchâtel. Il n'est par conséquent pas nécessaire d'examiner les développements des autorités intimées à propos de l'art. 190 Cst.
6. Il s'ensuit que le recours est admis. L'arrêt attaqué est annulé et le cause est renvoyée à l'instance précédente pour nouvelle décision au sens des considérants. Succombant, le canton de Neuchâtel, dont l'intérêt patrimonial est en cause, doit supporter un émolument judiciaire (art. 66 al. 1 et 4 LTF), n'a pas droit à des dépens et versera une indemnité de dépens à la recourante (art. 68 LTF).

rulings:
Par ces motifs, le Tribunal fédéral prononce:
1. Le recours est admis. L'arrêt attaqué est annulé et la cause est renvoyée à l'autorité précédente pour nouvelle décision au sens des considérants.
2. Les frais judiciaires, arrêtés à 6'000 fr., sont mis à la charge du canton de Neuchâtel.
3. Une indemnité de dépens de 6'000 fr. à charge du canton de Neuchâtel est allouée à la recourante.
4. Le présent arrêt est communiqué au mandataire de la recourante, au Service des contributions du canton de Neuchâtel, à l'Office cantonal des impôts du canton de Zurich, au Tribunal cantonal du canton de Neuchâtel et à l'Administration fédérale des contributions.
Lausanne, le 25 juillet 2012
Au nom de la IIe Cour de droit public
du Tribunal fédéral suisse
Le Président: Zünd
Le Greffier: Dubey